Эксплуатационные неисправности узлов и деталей ГПА ГТК-10-4
Неисправности оборудования
Методы параметрической диагностики
Методы параметрической диагностики по термогазодинамическим параметрам в основном используются для оценки ТС газового тракта ЦБН и ГВТ ГТУ и подразделяются на два класса: методы параметрического контроля и методы многофакторного диагностирования. Параметрический контроль предусматривает оценку эффективности функционирования ГПА по изменению ДП, интегрально оценивающему влияние всех неисправностей проточной части. В то же время многофакторное диагностирование подразумевает наряду с оценкой эффективности функционирования ГТУ и ЦБН в целом распознавание причин снижения эффективности и неисправностей их определяющих. Переход к многофакторному диагностированию требует относительного увеличения числа ДП, а следовательно, и набора КП, подлежащих измерению.
Из вышеперечисленных методов контроля и диагностирования технического состояния ГПА параметрический метод является самым широко применяемым, потому, что легко поддаётся математическому моделированию с помощью классических методов термогазодинамического описания процессов, происходящих в ГПА. Ни один из вышеуказанных методов на сегодняшний день не может достоверно математически описать контролируемый процесс. Поэтому в результате анализа существующих методов контроля и диагностики выбран параметрический метод по термогазодинамическим параметрам, актуальность которого до сих пор остаётся значимой.
Перечень возможных неисправностей ГПА в процентном соотношении представлен в табл. 11.
Таблица 11
Наименованиеузлов и деталей | Число неисправностей от общего количества, % |
Направляющие и рабочие лопатки: ОК ТВД ТНД Роторы: ОК + ТВД ТНД ЦБН Рабочее колесо ЦБН Вкладыши подшипников Колодки подшипников Торцевое уплотнение ЦБН Элементы камеры сгорания | 7,1 9,4 2,2 1,8 4,8 8,3 1,3 32,3 15,7 12,3 4,8 |
В табл. 12, кроме основных неисправностей приведены их диагностические параметры и методы диагностирования при работающем агрегате.
Таблица 12
Основные неисправности ГПА и методы их диагностирования
Неисправность | Диагностические параметры | Метод диагностирования |
Осевой компрессор | ||
Разрушение лопаток | Шум и вибрация, падение частоты вращения вала ОК, рост температуры продуктов сгорания, падение давления за ОК | Виброакустический, термогазодинамический |
Усталостные трещины | Распределение напряжения по лопаткам, амплитуда и частота колебаний, параметры вибрации и шума | Бесконтактное измерение колебаний лопаток, виброакустический |
Потеря натяжения между антивибрационными полками лопаток | Зазор между лопатками и статором, вибрация и шум, пульсация давления по ОК | Виброакустический, термогазодинамический |
Эрозионный износ лопаток, занос проточной части | к.п.д., расход топливного газа, воздуха, степень сжатия | Термогазодинамический, бесконтактное измерение зазора |
Камера сгорания | ||
Термические усталостные трещины, деформация, коробление, прогар, растрескивание | Шум и вибрация, температура камеры сгорания (локальная), температура продуктов сгорания перед ТВД | Виброакустический, пирометрический, термогазодинамический |
Нагарообразование и, как следствие, возбуждение резонансных колебаний лопаток турбины, КС | Шум и вибрация, локальная температура продуктов сгорания, расход топливного газа | Виброакустический, термогазодинамический |
Износ сопрягаемых деталей КС, следы фриттинга | Параметры шума и вибрации, перепад температур по жаровым трубам или по температурному полю перед ТВД, | Виброакустический, термогазодинамический |
Засорение горелок | Давление топлива перед горелками, расход топлива, температура продуктов сгорания, температурное поле перед турбиной | Термогазодинамический |
Пульсационное горение | Давление топлива перед горелками, в камере сгорания, шум и вибрация, пульсация давления перед ТВД | Виброакустический, термогазодинамический |
Турбина | ||
Перегрев материала диска | Неравномерное поле температур | Виброакустический, термогазодинамический |
Трещины в пазах диска | Параметры вибрации | Вибрационный |
Лопатки турбины | ||
Разрушение лопаток | В момент разрушения параметры шума и вибрации, при дальнейшей работе изменение амплитуды и частоты колебании лопаточного аппарата, падение частоты вращения турбины, рост расхода топлива и температуры продуктов сгорания | Виброакустический, бесконтактное измерение колебаний лопаток, термогазодинамический |
Вытяжка лопаток | Надиры на корпусе, зазор между торцом лопатки и корпусом, параметры шума и вибрации, выбег ротора, повышение температуры продуктов сгорания и расход топлива | Виброакустический, термогазодинамический |
Обгорание лопаток | Неравномерность температурного поля перед турбиной, повышенная температура продуктов сгорания | Термогазодинамический |
Окончание табл. 12
Резонансные колебания лопаток | Амплитуда и частота колебаний, расход топлива перед горелками, температурное поле перед турбиной | Бесконтактное измерение колебаний лопаток, термогазодинамический |
Усталостные и термические трещины лопаток | Амплитуда и фаза колебаний | Виброакустический |
Перегрев лопаток | Температурное поле перед турбиной | Термогазодинамический |
Подшипники | ||
Износ дорожек качения подшипника, разрыв сепаратора, усталостные выкрашивания, проскальзывание | Вибрация н шум, температура корпуса опоры подшипника, температура масла на выходе из опоры, стружка в масле, выбег ротора, радиальный зазор между лопатками и корпусом ОК и турбины, химические и физические параметры масла | Виброакустический, термометрирование, спектральный анализ масла, температура опор подшипников |
Износ подшипника скольжения, разрушение, отслаивание баббита, электроэрозия | Вибрация и шум, температура баббита, температура масла на выходе из опоры, частицы в масле, радиальный зазор между лопатками и корпусом ОК и турбины, радиальный зазор в подшипнике, химические и физические параметры масла, пульсация давления за ОК | Виброакустический, термометрирование, спектральный анализ масла, термогазодинамический |
Следует отметить, что указанные неисправности в табл. 12 как предполагаемые уточняются визуально-оптическим, магнито-порошковым, вихретоковым и др. методами при разборке агрегата или при его останове. Анализ табл. 12 показывает, что выбор термогазодинамического метода является правильным и обоснованным.