Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Проблема снижения шума газотранспортного оборудования на компрессорных станциях магистральных газопроводов 11
1.1 Анализ условий труда персонала при эксплуатации газоперекачивающих агрегатов на компрессорных станциях магистральных газопроводов 11
1.2 Источники шума газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом. Перспективное газотранспортное оборудование 16
1.3 Генерация и распространение шума центробежных нагнетателей, эксплуатируемых на компрессорных станциях магистральных газопроводов 25
1.4 Способы снижения шума центробежных нагнетателей на компрессорных станциях магистральных газопроводов 40
1.5 Основные направления исследований 44
Выводы по первой главе 46
Глава II. Выбор и обоснование применения методики проведения акустических испытаний центробежных нагнетателей на компрессорных станциях магистральных газопроводов 48
2.1 Выбор методики проведения акустических испытаний и обоснование ее применения 48
2.2 Общие положения методики проведения акустических испытаний и условия ее применимости 49
2.3 Аппаратура для проведения акустических испытаний 52
2.4 Условия измерений при проведении акустических испытаний 53
2.5 Подготовка и проведение измерений в рамках акустических испытаний 56
2.6 Порядок обработки результатов акустических испытаний 60
2.7 Определение погрешности результатов акустических испытаний 61
Выводы по второй главе 65
Глава III. Исследование шумовых характеристик центробежных нагнетателей в условиях эксплуатации 66
3.1 Исследование варьирования режимов работы центробежных нагнетателей, эксплуатируемых на компрессорных станциях магистральных газопроводов 66
3.2 Основные газодинамические характеристики и конструктивные особенности исследуемых центробежных нагнетателей 77
3.3 Анализ экспериментальных зависимостей основных шумовых характеристик центробежных нагнетателей от переменных режимов их работы 88
Выводы по третьей главе 97
Глава IV. Повышение эффективности методов и средств снижения шума центробежных нагнетателей на компрессорных станциях магистральных газопроводов 98
4.1 Метод оценки шумности лопаточных машин 98
4.2 Разработка критериальной оценки шумности центробежных нагнетателей 100
4.3 Разработка математической модели для определения влияния переменных режимов работы на интенсивность шумоизлучения исследуемых центробежных нагнетателей 106
4.4 Определение требуемого уровня снижения шума при планировании шумозащитных мероприятий 120
4.5 Определение значений поправок к шумовым характеристикам в нормативной документации ОАО «Газпром» 127
Выводы по четвертой главе 129
Основные результаты и выводы по работе 130
Список использованных источников 132
- Источники шума газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом. Перспективное газотранспортное оборудование
- Общие положения методики проведения акустических испытаний и условия ее применимости
- Основные газодинамические характеристики и конструктивные особенности исследуемых центробежных нагнетателей
- Разработка критериальной оценки шумности центробежных нагнетателей
Введение к работе
Актуальность темы. Повышение единичной мощности газоперекачивающих агрегатов в процессе реконструкции и строительства новых компрессорных станций (КС) приводит к увеличению шумоизлучения оборудования при его эксплуатации. В наибольшей степени такое повышение шумоизлучения характерно для центробежных нагнетателей (ЦБН), что связано с увеличением окружных скоростей их роторов и увеличением размеров сменных проточных частей (СПЧ).
В настоящее время для снижения шума наиболее широко распространены пассивные способы борьбы, такие как: применение различного типа глушителей, звукоизолирующих кожухов, экранов, кабин наблюдения и управления, звукопоглощающих облицовок, вибродемпфирующих и виброизолирующих покрытий. Работами различных авторов установлено, что уровни звука (УЗ), излучаемые газоперекачивающим оборудованием, зависят от его режима работы. Однако до настоящего времени комплексной оценки степени этого влияния не проводилось. В связи с этим при проведении акустических расчетов, осуществляемых на стадии проектирования КС, а также при разработке и реализации мероприятий по шумозащите до настоящего времени не учитывается влияние переменного режима работы газоперекачивающего оборудования на процесс шумообразования. Отсутствие достоверных данных, оценивающих степень этого влияния, ведет к снижению эффективности проектируемых и реализуемых средств защиты от вредного воздействия шума. Поэтому экспериментально-аналитическое обоснование снижения шумоизлучения на компрессорных станциях магистральных газопроводов является актуальной темой исследований.
Цель работы. Совершенствование методов и средств защиты от шума, излучаемого центробежными нагнетателями, с учетом влияния переменных режимов их работы на интенсивность шумоизлучения при проектировании компрессорных станций магистральных газопроводов.
Основные задачи исследований. Для реализации поставленной цели необходимо решение следующих задач:
-
Провести анализ эксплуатационной документации для оценки диапазонов изменения технологических режимов работы 3-4 базовых типов центробежных нагнетателей за годовой цикл.
-
Обосновать применимость используемого методического обеспечения для проведения акустических испытаний центробежных нагнетателей газоперекачивающих агрегатов блочно-контейнерного исполнения, работающих на переменных режимах.
-
Провести экспериментальные исследования по оценке влияния переменных режимов работы выбранных типов центробежных нагнетателей на интенсивность их шумоизлучения.
-
По результатам обработки экспериментальных данных провести анализ зависимости уровней шумоизлучения от режимов работы, разработать математическую модель для оценки влияния на интенсивность шумоизлучения центробежных нагнетателей переменных режимов их работы и оценить ее погрешность.
-
Разработать критериальную оценку шумности центробежных нагнетателей на компрессорных станциях магистральных газопроводов по результатам теоретических и экспериментальных исследований.
-
На основании проведенных работ подготовить корректирующие дополнения к нормативной документации ОАО «Газпром», используемой при проектировании средств шумоизоляции центробежных нагнетателей блочно-контейнерного исполнения.
Научная новизна работы.
Экспериментально исследовано влияние изменения режимов работы центробежных нагнетателей различных типов на компрессорных станциях магистральных газопроводов на интенсивность их шумоизлучения, и установлена необходимость его учета при проектировании средств защиты от шума.
Разработана математическая модель для оценки влияния переменных режимов работы центробежных нагнетателей на интенсивность их шумоизлучения, достоверность которой подтверждена хорошей сходимостью данных теоретических расчетов и экспериментальных исследований.
Разработана критериальная оценка шумности центробежных нагнетателей на компрессорных станциях магистральных газопроводов, позволяющая вне зависимости от рабочих режимов сравнивать шумоизлучение однотипных и разнотипных машин при проектировании компрессорных станций.
Основные защищаемые положения.
-
Экспериментальное обоснование диапазонов изменения интенсивности шумоизлучения центробежных нагнетателей при переменных технологических режимах в круглогодичном эксплуатационном цикле.
-
Аналитически обоснованная и экспериментально подтвержденная математическая модель для оценки интенсивности шумоизлучения центробежных нагнетателей при изменении технологических режимов.
-
Критериальная оценка шумности для объективного сравнительного анализа уровней шумоизлучения выбираемых типов центробежных нагнетателей при проектировании компрессорных станций вне зависимости от режимов их эксплуатации.
Практическая ценность работы. Обоснована применимость стандартизированного методического обеспечения для проведения акустических испытаний центробежных нагнетателей в промышленных условиях их эксплуатации на компрессорных станциях.
Полученные количественные оценки изменения интенсивности шумоизлучения при варьировании рабочих режимов центробежных нагнетателей подготовлены в форме корректирующих дополнений к нормативной корпоративной документации, используемой при проектировании средств шумоизоляции отсеков центробежных нагнетателей газоперекачивающих агрегатов в блочно-контейнерном исполнении проектными организациями ОАО «Газпром».
Результаты работы внедрены на газотранспортных объектах ООО «Газпром трансгаз Кубань», а также используются при чтении лекций и проведении семинарских занятий по курсу «Безопасность жизнедеятельности» в Российском Государственном Университете нефти и газа имени И.М. Губкина.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на 61-й научной конференции «Нефть и газ» (г. Москва, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина 2007 г.), на научно-практической конференции молодых ученых (Московская область, ООО «Газпром ВНИИГАЗ» 30 сентября - 1 октября 2008 г.), на восьмой всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов «Новые технологии в газовой промышленности» (г. Москва, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, ОАО «Газпром», 6-9 октября 2009 г.), на международной конференции «Экологическая безопасность в газовой промышленности» (Московская область, ООО «Газпром ВНИИГАЗ», 25-26 ноября 2009 г.), а также на заседаниях секции «Промышленная и экологическая безопасность. Охрана труда. Управление рисками» Ученого совета ООО «Газпром ВНИИГАЗ» (Московская область, ООО «Газпром ВНИИГАЗ» 2008-2010 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 3 - в изданиях, входящих в «Перечень...» ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, общих выводов по диссертации, библиографического списка использованной литературы из 78 наименований. Работа изложена на 138 страницах машинописного текста, содержит 55 рисунков, 34 таблицы.
Источники шума газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом. Перспективное газотранспортное оборудование
В настоящее время в России на компрессорных станциях магистральных газопроводов используются ГПА с различным типом привода (электроприводные, газотурбинные установки с авиационным и судовым двигателем, газомо-токомпрессоры). Выбор того или иного типа привода обуславливается технологической (пропускная способность газопровода, давление, степень повышения давления и.т.д.) и экономической целесообразностью (наличие дешевой энергии и др.).
По причине непростых экономических условий в стране в 90-х годах XX века газотранспортная система практически не развивалась и только с 2002 г. наметился некоторый положительный сдвиг. Так, на 01.01.1999 г. в составе единой системы газоснабжения функционировало 693 компрессорных цеха на 251 компрессорных станциях, на 01.01.2002 г. - 689 компрессорных цехов на 254 компрессорных станциях, а на 01.01.2004 г. - 706 цехов на 262 компрессорных станциях. Процент КС с газотурбинным приводом в России в 1995 г. составлял 85,4%, с электрическим приводом - 13,6% и поршневым приводом - 1% (рис.1.4.).
По состоянию на 2003 г. ГПА с газотурбинным приводом установлены на КС всех 22 газодобывающих и газотранспортных организаций ОАО «Газпром». В составе 219 КС эксплуатировалось 569 компрессорных цехов с 3090 ГПА (77% от их общего количества) с установленной мощностью 36191,65 МВт или 85,5% от суммарной. При этом количество КС, на которых установлены только ГПА с газотурбинным приводом, составляло 181, а на 38 КС эксплуатировались ГПА с двумя видами приводов: на 7 с газомоторным и газотурбинным и на 31 с электрическим и газотурбинным [17].
Преобладание газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом объясняется: малой массой на единицу мощности по сравнению с двигателями внутреннего сгорания; малым расход масла; отсутствием водяного охлаждения; возможностью повышения мощности в осенне-зимний период при снижении температуры воздуха, повышением мощности отдельного агрегата; регулированием подачи газа путем изменения числа оборотов турбины, работой турбины на транспортируемом газе; относительно большим количеством отходящих газов, их высокой температурой и возможностью их эффективного использования.
Применение ГТУ на магистральных газопроводах позволяет проводить и совершенствовать автоматизацию рабочего процесса, а также вследствие высокой стабильности и надежности работы установки позволяет сократить численность обслуживающего персонала. Преимущества ГТУ перед другими видами приводов обусловили их широкое применение на КС МГ. По мнению многих авторов, данное соотношение будет сохранено в ближайшей перспективе.
Необходимо также отметить определенную динамику роста использования ГПА с газотурбинным приводом в 2003 г. Всего было пущено в эксплуатацию дополнительно 17 цехов на 8 новых КС и установлено 115 ГПА, из которых 29 пошли на замену устаревших. Таким образом, общее количество ГПА с газотурбинными двигателями выросло на 86 единиц. Так, динамика изменения по структуре и составу ГПА за 2003-2006 гг. так же, как по структуре и составу КС, сравнительно невелика. Общей тенденцией является постепенное увеличение количества установленных ГПА с приводом от судовых и от авиационных газотурбинных двигателей на КС, а также увеличение их количества за счет списания газомотокомпрессоров, электроприводных ГПА, а также ГПА с приводом от стационарных газотурбинных двигателей Российского производства.
Для замены устаревших газоперекачивающих агрегатов и оснащения КС сооружаемых магистральных газопроводов проводятся большие работы по переоснащению парка ГПА. Возможные варианты переоснащения эксплуатируемого на сегодняшний день парка ГПА представлены в табл. 1.1.
Технические особенности новых ГТУ обеспечивают высокий уровень основных эксплуатационных показателей. Прогноз изменения показателей газотурбинного парка ГПА России в результате внедрения нового поколения ГТУ приведен в табл. 1.2 и на рис. 1.5.
Анализируя данные в таблицы на рис.1.5., можно сказать: в прогнозируе мом периоде, несмотря на отсутствие изменений максимальной единичной мощности отдельно взятого ГПА, суммарная мощность парка эксплуатируемых агрегатов будет расти, что свидетельствует об увеличении количества агрегатов, вводимых в эксплуатацию, что, в свою очередь, подтверждает актуальность проводимой работы, направленной на повышение эффективности методов снижения шума.
Опыт эксплуатации существующих агрегатов позволяет разбить все типы ГПА на три условные категории по типу их исполнения: - агрегаты в цеховом исполнении; - агрегаты в блочно-контейнерном исполнении; - агрегаты, размещенные в индивидуальных укрытиях. Так, например, ГПА с авиаприводом, судовым приводом на КС подлежат размещению в специальных боксах, а газотурбинным и электроприводом - в компрессорном цехе. Приводы и нагнетатели ГПА в цеховом исполнении устанавливаются в отдельных залах. Применение ГПА с авиационным и судовым приводами, по сравнению с ГПА со стационарными газовыми турбинами, обеспечивает следующие технико-экономические преимущества: - значительное уменьшение размеров и массы ГПА. Так, если масса турбо агрегата со стационарной газовой турбиной типа ГТ-750-6 мощностью 6 МВт составляет более 80 т, то масса турбоагрегата с авиационной газовой турбиной мощностью 6,3 МВт вместе с блок-контейнером в два раза меньше (40,4 т); - блочная поставка газоперекачивающих агрегатов с авиационными газо выми турбинами. Причем ввиду малого объема и массы блоков их цели ком размещают в малогабаритных транспортабельных блок-контейнерах. Так, например, газоперекачивающий агрегат типа ГПА-Ц-6,3 состоит из шести блоков, размещенных в блок-контейнерах: турбоагрегат (авиаци онная газовая турбина НК-12 СТ и центробежный нагнетатель), блок маслоохладителей, блок всасывающей камеры, блок шумоглушителей с площадкой обслуживания, блок выхлопной шахты, блок фильтров воздухоочистителей. Суммарная масса всех шести блоков вместе с блок контейнерами — около 70 т.; - уменьшение объема фундаментов. Газоперекачивающие агрегаты с авиа ционными газовыми турбинами устанавливают на фундаментах на нуле вой отметке; - блочно-контейнерная компоновка ГПА, оснащенных авиационными газо выми турбинами, позволяет значительно снизить трудоемкость и срок строительства КС по сравнению с компрессорными станциями, осна щенными наиболее мощными газоперекачивающими агрегатами типа ГТК-25, трудоемкость строительства компрессорных станций, оснащен ных ГПА с авиационными газовыми турбинами мощностью 10 МВт (во семь агрегатов вместо трех ГТК-25), уменьшается в 1,8 раза. Если же сравнить такие же компрессорные станции, но с одинаковой мощностью газоперекачивающих агрегатов (ГТК-10-4 и ГПА-Ц-10), то трудоемкость строительства КС, оснащенной ГПА с авиационными газовыми турбина ми, будет ниже в 3,75 раза.
Общие положения методики проведения акустических испытаний и условия ее применимости
Методика применима для источников шума любых размеров, кроме промышленных предприятий с множественными источниками шума, протяженных технических объектов (например, трубопроводов), технических объектов повышенной высоты. В данной работе методика будет применена для проведения акустических испытаний центробежных нагнетателей газоперекачивающих агрегатов в блочно-контейнерном исполнении компрессорных станций магистральных газопроводов (рис. 2.1.).
При выполнении акустических измерений, в соответствии с выбранной в качестве базисной стандартизированной методикой, должно обеспечиваться среднеквадратическое отклонение воспроизводимости измерений сг согласно
ГОСТ 27408 [50] для источников постоянного широкополосного шума. Среднеквадратическое отклонение воспроизводимости корректированного по А уровня звуковой мощности при показателе акустических условий К2 менее 5 дБА равно или меньше 3 дБ А и 4 дБА, если К2 находится в пределах 5-7 дБА. Приведенные значения являются верхними предельными, в действительности для источников шума конкретного вида могут быть меньше. Если полученные результаты сг в настоящей работе по адаптированной методике будут превышать верхние предельные значения, приведенные выше, то они не могут считаться достоверными, и выбранная методика не может быть использована для проведения акустических испытаний в существующих условиях.
Базисная методика устанавливает, что измерения могут проводиться в помещениях, пригодных к измерениям, доля звукового давления за счет реверберации на измерительной поверхности должна быть незначительной по сравнению со звуковым давлением непосредственно от источника шума. Обычно этому условию отвечают большие производственные помещения или небольшие помещения со значительными участками звукопоглощающих облицовок (покрытий) на стенах и потолке, а также в других производственных помещениях, при необходимости специально подготавливаемых к испытаниям.
В рамках выполняемой работы предполагается проводить измерения в отсеках центробежных нагнетателей газоперекачивающих агрегатов в блочно-контейнерном исполнении. Поскольку акустические испытания предполагается проводить на газотранспортных объектах, газоперекачивающие агрегаты которых имеют заводскую звукопоглощающую облицовку, в том числе и отсеков центробежных нагнетателей, то можно предположить, что доля звукового давления за счет реверберации на измерительной поверхности действительно будет незначительной по сравнению со звуковым давлением непосредственно от нагнетателя, что удовлетворяет требованиям базисной методики.
Базисная методика содержит указание о том, что необходимо избегать любых звукоотражающих поверхностей, не являющихся полом или частью поверхности испытательного помещения, которые в силу своей вибрации могут излучать заметный шум.
Однако технологические особенности размещения и подключения нагнетателя обуславливают наличие в его отсеке различных технологических трубопроводов, которые могут рассматриваться в качестве отражателей звука (рис. 2.2.).
Однако их суммарная площадь сравнительно невелика, поэтому при выборе базисной методики принималось, что единственной значимой отражающей поверхностью внутри отсека является только пол.
Перед проведением акустических испытаний необходимо осуществить проверку соответствия условий звукового поля требованиям настоящей методики в части определения показателя акустический условий К2, в частности, для того чтобы оценить справедливость принятого допущения, касательно вспомогательных трубопроводов внутри отсека центробежного нагнетателя. Порядок определения К2 изложен в разделе «условия измерений» настоящей методики.
Основные газодинамические характеристики и конструктивные особенности исследуемых центробежных нагнетателей
Нагнетатель ЦБН-196-1,45/НЦ-6,3-56-1,45 (СПЧ 1,35) (1- подшипник опорный; 2- крышка подшипника; 3- ротор; 4 - корпус; 5 - диффузор первой ступени; 6 - обратный направляющий аппарат; 7 - диафрагма; 8 - трубка медная; 9 - диффузор; 10 - думис; 11 -улитка; 12 - подшипник упорный; 13 - датчик КСА-15; 14 - насос масляный; 15- крышка камеры подшипников; 16 - уплотнение; 17 - корпус) Рассматриваемые нагнетатели представляют собой однокорпусную двухступенчатую машину с горизонтальным разъемом корпуса, состоящего из верхней (4) и нижней (17) половины. Всасывающий и нагнетательный патрубки расположены соосно, что предотвращает действие момента сил от трубопроводов всасывания и нагнетания. Во фланцах горизонтального разъема корпуса установлены два горизонтальных штифта, которые фиксируют положение верхней части корпуса относительно нижней; две направляющие шпильки облегчают установку верхней половины корпуса и предохраняют ротор и лабиринтные уплотнения от повреждений, кроме того, в нижней части корпуса нагнетателя между гнездами под шпильки выполнена проточка, в которую в процессе работы агрегата подается масло под давлением, превышающим давление газа в на гнетателе на 0,12-0,15 МПа. Это позволяет обеспечить надежную герметизацию горизонтального разъема корпуса нагнетателя при обеспечении рабочего давления в корпусе.
Нижняя часть нагнетателя имеет отлитые вместе с ней лапы, предназначенные для установки нагнетателя, через шлифованные переходники корпус устанавливается лапами на сварные опоры, которые крепятся шпильками к раме турбоблока. Продольная фиксация корпуса обеспечивается двумя шпонками, расположенными перпендикулярно продольной оси нагнетателя и установленными на двух опорах со стороны двигателя. Поперечная фиксация обеспечивается двумя шпонками, расположенными на кронштейнах, приваренных к опорам нагнетателя со стороны всасывающей и нагнетательной полостей. Такое крепление корпуса позволяет устранить влияние тепловых деформаций на центровку машины, т.к. корпус перемещается по направляющим шпонкам вдоль продольной оси. Проточная часть нагнетателя выполнена в закладных деталях. Все закладные детали, установленные в верхней части корпуса (4), фиксируются стопорными винтами. Диффузоры (5) и (9), обратный направляющий аппарат (6) и диафрагма (7) устанавливаются в корпус нагнетателя в собранном виде. Для того чтобы исключить протечку газа из нагнетательной полости во всасывающую, диафрагма и корпус уплотняются медной трубкой (8). В корпусе нагнетателя установлен на опорных подшипниках скольжения (1) ротор (3), на который по горячей посадке установлены два рабочих колеса. Колеса состоят из основных и покрывных дисков - лопатки колес выфрезеро-ваны в основных дисках, а основной диск соединен с покрывным диффузной пайкой. На ротор устанавливается разгрузочный поршень - думмис (10) - для компенсации осевых сил. Ротор в собранном виде с колесами, втулкой и дум-мисом подвергается динамической балансировке. Осевой сдвиг ротора во время работы нагнетателя контролируется аппаратурой КСА-15. Уплотнения колес, думмиса и вала ротора лабиринтного типа, выполненные в виде прямых гребней из зачеканенной в пазы ленты. Для предотвращения утечек газа из корпуса нагнетателя на концах вала помимо лабиринтных уплотнений предусмотрены также масляные уплотнения (16) щелевого типа. Горизонтальный разъем нагнетателя уплотняется герметиком.
Контейнер турбоагрегата предназначен для размещения основных сборочных единиц системы блока турбоагрегата и служит опорой для выхлопного устройства и блока маслоохладителей. Конструкция контейнера с указанием основных сборочных единиц представлена на рис. 3.14.
Основу силовой конструкции составляет сварной каркас, выполненный из стального профильного проката. Каркас контейнера устанавливается на опорные уголки фундаментной рамы и крепится к ним при помощи сварки, составляя тем самым основу силовой конструкции контейнера блока турбоагрегата. Крепление каркасов отсеков к основному каркасу осуществляется болтами.
Герметичная стенка 16 разделяет блок турбоагрегата на два отсека - отсек двигателя и отсек нагнетателя. В герметичной стенке имеется проем, через который проходит кожух торсионного вала, уплотняемый люком 26.
Для проведения регламентных работ в отсеке нагнетателя смонтирована балка (8) с двумя ручными талями. На крыше для осуществления естественной вентиляции отсека нагнетателя установлены дефлектор (22) и суфлеры (12) маслобака и кожуха торсионного вала. В отсеке нагнетателя предусмотрена вытяжная вентиляция: естественная - при помощи дефлектора (22) и принудительная - при помощи вентилятора (25). Для обеспечения притока воздуха внутрь отсека нагнетателя в щите (27) имеются жалюзи. Для удобства проведения ремонтных работ в отсеках двигателя и нагнетателя имеются откидные столики.
В свою очередь, центробежные нагнетатели 7V-3/100-l,7 (рис. 3.15-3.19), производятся MITSUBISHI HEAVY INDUSTRIES (Япония), так же, как и рассмотренные ранее нагнетатели, являются однокорпусными полнонапорными машинами с горизонтальным разъемом корпуса и предназначены для параллельной работы в группе и транспортировки природного газа по магистральным трубопроводам с рабочим давлением 9, 91 МПа в составе газоперекачивающих агрегатов мощностью 12 МВт.
Разработкой и производством СПЧ, предназначенных для реконструкции действующего парка газоперекачивающих агрегатов, используемых совместно с ЦБН 7V-3 на линейных компрессорных станциях магистральных газопроводов с целью оптимизации режимов их работы, занимается ОАО «НПО «ИСКРА».
Разработка критериальной оценки шумности центробежных нагнетателей
Учитывая принципиальное подобие конструкций и технологического назначения промышленных вентиляторов и центробежных, нагнетателей, а также дипольный механизм излучения шума (а=3), впервые осуществлена проверка применимости соотношения (4.2) для центробежных нагнетателей различных типов (Н-196-1,45, НЦ-6,3-56-1,45 (СПЧ 1,35), 7V-3/100-l,7). В результате исследований было установлено, что при определении критериев шумности центробежных нагнетателей различных типов целесообразно подставлять значения Р в МПа. Для центробежных нагнетателей зависимость (4.2) с учетом дипольного излучения шума будет иметь следующий вид: Проведенные исследования свидетельствуют, что зависимость (4.3) справедлива для сравнения шумности центробежных нагнетателей, работающих на режимах с относительно сопоставимыми рабочими характеристиками (Q, Р). В рамках проведенных исследований были определены уровни звуковой мощности, излучаемые центробежными нагнетателями на различных режимах работы, и соответствующие им значения рабочих параметров (Q, Р), а также выполнен регрессионный анализ с расчетом значений критериев шумности (L) с использованием метода наименьших квадратов [63]. Невязку, подлежащую минимизации, запишем следующим образом: Необходимым условием минимума вышеприведенной невязки является равенство нулю ее частной производной первого порядка по искомому параметру (L):
В конечном итоге будем иметь: Необходимые для проведения расчетов значений L исходные данные приведены в табл. 4.1-4.3. Исходные данные для проведения расчета Результаты проведенного расчета для 5 центробежных нагнетателей типа 7V-3/100-l,7 показали, что значения L в регрессионном уравнении (4.3) соответственно равны L і = 85 дБА, L2 = 86 дБА, L3= 85 дБА, 4 = 84 дБА и L5= 85 ДБА. Результаты проведенного расчета для 11 центробежных нагнетателей типа Н-196-1,45 показали, что значения L в регрессионном уравнении (4.3) соответственно равны L\ =115 дБА, L2 = 115 дБА, Z,3 = П5 дБА, Z,4= 114 дБА, Z5=114flBA, Z6 = 114дБА, 17=115дБА, Z8 = 115 дБА, Z9= 115 дБА, Z,0= 115 дБА, І„=114дБА. Результаты проведенного расчета для 7 центробежных нагнетателей типа НЦ-6,3-56-1,45 (СПЧ 1,35) показали, что значения L в регрессионном уравнений (4.3) соответственно равны L\ = 111 дБА, L2 = 111 дБА, L3 = 111 дБА, Z4=H1 дБА, І5=112дБА, Іб=111 дБА, Z7= 111 дБА. Результаты исследований свидетельствуют, что значение критерия шумности для отдельно взятого центробежного нагнетателя является величиной постоянной, не зависимой от рабочего режима. Кроме того, различие в значениях критериев шумности для однотипных центробежных нагнетателей практически отсутствует, что позволяет определять его для конкретного типа ЦБН как среднеарифметическое значений критерия исследованных машин.
Значения критериев шумности центробежных машин удобны для сравнения шумности как машин одного типа, так и различных. Достоверность определения критериев шумности проверялась сериями повторных экспериментов на идентичных единицах оборудования с последующим проведением расчетов. Кроме того, перспективным является создание каталога шумовых характеристик газотранспортного оборудования, аналогичного действующему в настоящее время [64] и содержащего значения критериев шумности для центробежных нагнетателей различных типов. Ниже приведен фрагмент справочной таблицы 4 из действующего «Каталога шумовых характеристик газотранспортного оборудования» (табл. 4.4), который содержит справочные значения октавных и корректированного уровней звуковой мощности, с добавлением дополнительно столбца 4 - значение критерия шумности. Каталог шумовых характеристик, содержащий значения критериев шумности, будет являться достоверным источником данных для проведения акустических расчетов при проектировании компрессорных станций, разработке и внедрении мероприятий по защите от шума, излучаемого центробежными нагнетателями, а также нормировании условий труда персонала по фактору «шум». Каталог шумовых характеристик, содержащий критерии шумности центробежных нагнетателей, в перспективе может применятся при условии проведения дополнительных исследований в качестве дополнительного способа контроля технического состояния. Предлагаемый способ реализуем путем расчета критериев шумности эксплуатируемого газотранспортного оборудования и сравнения их с табличными значениями каталога шумовых характеристик -значительное превышение табличных значений расчетными свидетельствует о возможном наличии технических неисправностей либо повышенного износа эксплуатируемого оборудования. Осуществление контроля технического состояния оборудования с использованием значений критериев шумности может являться инструментом повышения промышленной безопасности газотранспортных объектов посредством повышения надежности работы оборудования. Применение критериальной оценки шумности, в конечном счете, ведет к улучшению условий труда персонала газотранспортных организаций путем снижения шумовой нагрузки в производственных помещениях и на территории компрессорной станции, уменьшая вероятность несчастных случаев и аварийных ситуаций на производстве по причине снижения внимания и возникновения ошибок при выполнении работниками трудовой деятельности в условиях повышенного шума.
