СТА 2009-2

ных достаточно точно и быстро от крываться на заданную величину ( в России и странах СНГ в основном используются клапаны фирмы Mok veld Valves bv), открылась возможность создания систем антипомпажного ре гулирования. Такие системы измеря ют расстояние до границы помпажной зоны и рассчитывают необходимую степень открытия антипомпажного клапана. При решении этой, казалось бы, простой задачи возникают следу ющие проблемы: ● газодинамические характеристики ( ГДХ) нагнетателя имеют достаточ но сложную форму, граница помпа жа при заводских испытаниях наг нетателей определяется неточно, более того, в процессе эксплуатации она смещается из за износа проточ ной части – в силу этих причин воз никает необходимость идентифика ции помпажной границы на реаль ном ГПА, а не на испытательном стенде; ● наклон ГДХ является переменным, участок около помпажной грани цы – наиболее пологий, в результате маленькое воздействие на антипом пажный клапан приводит к большо му изменению расстояния до грани цы помпажа, а при удалении от гра ницы чувствительность к положе нию байпасного клапана снижается; при реализации регулирования нуж но учитывать эти факторы, коррек тируя свойства регулятора. Для идентификации границы пом пажа применяется методика, называе мая «помпажным тестированием» (см. врезку «Помпажное тестирование наг нетателя»). Помпажный тест впервые начала применять фирма Nuovo Pigno ne. Суть тестирования состоит в том, что нагнетатель, работающий на бай пас, начинают постепенно «запирать» по выходу, медленно закрывая байпас ный клапан. Производитель ность нагнетателя падает, давле ние на выходе растёт, то есть ре жим приближается к помпажно му. В какой то момент в нагнета теле происходит срыв потока ( рассмотрение этого явления вы ходит далеко за рамки данной статьи), предшествующий пом пажу. Срыв потока распознаётся по резкому падению производи тельности нагнетателя и резкому падению потребляемой нагнета телем мощности, а значит, росту частоты вращения силовой тур бины. Разумеется, при этом топ ливный регулятор уменьшает по дачу топлива, чтобы не допустить раскрутки турбины, но всё же можно чётко распознать момент срыва. При распознавании этого явления необходимо открыть байпасный клапан, чтобы не до пустить развития помпажа. Час тота вращения силовой турбины, производительность и степень сжатия нагнетателя в момент срыва определяют координаты одной из точек границы зоны устойчивой ра боты нагнетателя. Проведя такое тес тирование при нескольких значениях частоты вращения, получим несколь ко точек. Как правило, полученная кривая не точно совпадает с кривой, построенной при стендовых испыта ниях опытного образца нагнетателя. Особенно это справедливо в отноше 84 СТА 2/2009 РАЗ РА БОТ КИ / Н ЕФТ Е ГАЗОВ А Я П РОМЫШЛ Е ННОС Т Ь www.cta.ru На рис. 3 показаны графики аналоговых параметров, полученные при помпажном тестировании нагнетателя на одной из компрессорных станций в Западной Си бири. Параметр « dP на конфузоре», то есть перепад давлений на сужающем уст ройстве (конфузоре) нагнетателя, харак теризует производительность нагнетате ля. Видно, что при плавном закрытии ан типомпажного клапана (АПК) вначале идёт практически линейное уменьшение перепада на конфузоре. Затем, в момент времени t =965 с, отмечается резкий про вал на графике перепада давлений на конфузоре и ускорение силовой турбины. По этим признакам детектор помпажа в составе программного обеспечения блока регулирования ГПА распознаёт срыв по тока в нагнетателе и открывает АПК. Надо заметить, что на сигнал перепада давле ний на конфузоре накладывается помеха ( шум), заметная на графике как высоко частотные колебания, но детектор помпа жа не реагирует на эту помеху благодаря цифровой фильтрации сигнала. ПОМПАЖНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ НАГНЕТАТЕЛЯ перепад давлений на сужающем устройстве нагнетателя, ( dP на конфузоре), кПа; давление на выходе нагнетателя ( P вых. нагн.), кПа. давление на входе нагнетателя ( P вх. нагн.), кПа; частота вращения ( N ) силовой турбины, об/мин; задание на антипомпажный клапан (АПК), % закрытия; dP на конфузоре, задание на АПК N силовой турбины, P вх. нагн., P вых. нагн. Время, с 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 20 40 60 80 100 120 140 160 922 932 942 952 962 972 982 Рис. 3. Результаты помпажного тестирования нагнетателя Рис. 4. Блок регулирования ГПА разработки и производства НПК «ЛЕНПРОМАВТОМАТИКА» © СТА-ПРЕСС