75 лет Геннадию Андреевичу Кулябину (стр. 35 )

Наибольшие недостатки придает рассматриваемой методике ее особенность, состоящая в расчете при условии . Согласно данному условию, для определения технического состояния нагнетателей необходимо знать объемную производительность машин . Между тем, большинство ЦБН не оснащены устройствами для измерения их производительности . Данное обстоятельство существенно сужает область применения рассматриваемой методики, заметно осложняет формирование диагностического вывода и снижает его точность вследствие крайне малой вероятности наблюдать у компрессорных машин почти идентичные производительности в течение более или менее ограниченных по времени эксплуатационных периодов их, для которых производится оценка технического состояния нагнетателей.

Методика, представленная в [2], по используемой для расчета и модели аналогична только что рассмотренной методике [1]. Различие между ними заключается только в численных значениях коэффициентов, составляющих их основу эмпирических зависимостей. Методика ВНИИгаза [3] по используемым в ней расчетным зависимостям отлична от [1] и [2], но также основывается на и эмпирической базе, изобилует промежуточными расчетами, как методики [1] и [2].

Для устранения приведенных выше недостатков, характерных для существующих методик параметрической диагностики технического состояния ЦБН, необходимо разработать методику, в основе которой лежит минимум исходной информации, простые расчетные зависимости и отсутствие необходимости в сведениях о производительности машин. Кроме того, для придания диагностическим выводам определенности методика должна содержать оценку достоверности результатов диагностирования.

Отвечающая данным требованиям методика приводится ниже. В ее основе лежит классическое выражение для определения политропического КПД компрессорных машин:

, (1)

где – коэффициент сжимаемости газа при условиях на входе в нагнетатель; – степень сжатия нагнетателя; и – абсолютная температура газа на входе и выходе нагнетателя;

и – показатели политропы и адиабаты процессов сжатия газа в нагнетателе; и – параметры, обобщающие, для простоты, два комплексных сомножителя в (1).

Зависимость (1) получена теоретически, поэтому не в полной мере отражает реальные термодинамические процессы, наблюдаемые в компрессорных машинах. Она объективно не способна учесть особенности, присущие каждому типу машин в отдельности. Поэтому в рамках предлагаемой методики теоретическое выражение (1) адаптируется к реальности посредством введения в него коэффициента адаптации в виде сомножителя при :

. (2)

Численное значение коэффициента находится отдельно для каждого типоразмера машин. Оно определяется по одному из краевых условий, а именно для условия, соответствующего номинальному режиму работы нагнетателей. Такое определение осуществимо, так как вся необходимая для этого информация содержится в паспортных характеристиках нагнетателей. При этом через найденные таким образом значения учитываются ранее не принятые во внимание, при выводе (1) , нюансы реальных термодинамических процессов и особенности каждого типоразмера компрессорных машин, влияющие на процесс сжатия газа в них.

В качестве базы, на основе которой делается диагностический вывод, в предлагаемой методике принят безразмерный комплексный параметр χ:

(3)

где – коэффициент сжимаемости газа при условиях на выходе нагнетателя.

Параметром χ заменена производительность рассматриваемых компрессорных машин, используемая для этих же целей, то есть как база для получения диагностического вывода, в методиках [1], [2] и [3].

Определенность диагностическому выводу придается из-за использования в предлагаемой методике программного продукта Microsoft Excel, с помощью которого производится обработка результатов расчета и χ, полученных на основе эксплуатационных данных для нескольких режимов работы ЦБН в некоторый интересующий период времени. В результате данной обработки получается аппроксимирующая зависимость вида и ее достоверность .

Непосредственное формирование диагностического вывода производится сравнением , то есть политропического КПД нагнетателя при его оптимальной подаче, рассчитанного по ранее полученной аппроксимирующей зависимости, с – паспортным значением политропического КПД нагнетателя при той же подаче. При таком способе получения диагностического вывода критериальный диагностический параметр не рассчитывается в каждом отдельном случае, как в методиках [1], [2] и [3], а принимается без расчета по паспортным данным машин. Поэтому в предлагаемой методике содержит минимальную погрешность, является постоянным и в равной мере приемлемым для всех случаев диагностики данного типоразмера ЦБН по . Минимальная погрешность в рассматриваемом случае обеспечивается тем, что паспортные значения параметров машин получают в идеально возможных стендовых условиях. При таком подходе формирование диагностического вывода производится без использования ранее отмеченного коэффициента , приводящего к повышению погрешности диагностического вывода.

Безразмерный комплексный параметр χ введен в предлагаемую методику в качестве базы для выполнения диагностических операций не случайно. Его введение обосновано известными положениями термодинамики, согласно которым

. (4)

Подставим в (4) вместо общего обозначения показателя политропы его действительное среднее значение для рассматриваемого термодинамического процесса. Для этого воспользуемся также известным соотношением:

, (5)

где численные значения всех параметров для получения среднего значения показателя политропы термодинамического процесса, происходящего в рассматриваемой компрессорной машине, принимаются по приборам, установленным на данной машине.

После подстановки (5) в (4), выполнения простейших алгебраических преобразований и подстановки вместо показателя адиабаты его численного значения, принятого в газовой промышленности для природного газа в размере 1,3072, получим

. (6)

Таким образом, существование зависимости подтверждается классическими положениями теоретической термодинамики. Это дает основание использовать ее для обработки эксплуатационных данных с помощью программного продукта Microsoft Excel.

Предлагаемая методика в целом состоит в последовательности следующих действий.

1. Определяется температура газа на выходе нагнетателя при оптимальном режиме работы машины, соответствующая технически исправному состоянию ЦБН – .

При отсутствии данных по численное значение ее рассчитывается по известному значению температуры газа на входе компрессорной машины , степени сжатия нагнетателя и по политропическому КПД ЦБН –. Значения всех перечисленных параметров берутся для технически исправного состояния нагнетателей и оптимальных режимов их работы: