содержание   ..  1  2  3  4  ..

2.8 ПОЯСНЕНИЕ ПОДСТРОЧНЫХ ИНДЕКСОВ термодинамического состояния

2.8.1 Определенные значения параметров термодинамического состояния и массового расхода используются при расчете таких безразмерных параметров рабочих характеристик как M, Re, r_v, ɸ, μ_p, μ_in, η_p и Ω. До тех пор, пока не указано иное, используются

2.8.1.1 Подстрочный индекс "i" переменных термодинамического состояния обозначает условия на входе. В части потоков с одним входом, подстрочный индекс "i" применяется к условиям в точке замера, расположенной на входе в каскад. Для потоков с несколькими входами индекс "i"применяется для расчетного смешанного состояния. См. пункт E.5 Приложения E.

2.8.1.2 Подстрочный индекс "d" переменных термодинамического состояния обозначает условия на выходе. Он применяется к условиям в точке замера на выходе основного потока.

2.8.1.3 Подстрочный индекс "rotor" применяется к параметрам массового расхода для обозначения суммарного массового расхода среды, сжатой за счет работы ротора. Для того, чтобы выполнить расчет данного параметра необходимо чтобы все определенные значения расхода и вычисленные течи были учтены в расчете.

Раздел 3 –  Основополагающие принципы

3.1 ПЛАНИРОВАНИЕ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ КОМПРЕССОРОВ

3.1.1 Прежде чем начать проведение испытаний в соответствии с настоящей Методикой, необходимо ознакомиться с Методикой PTC 1, содержащей общие указания. В методике РТС 1 содержится информация о целевом назначении Методики проведения испытаний, методика РТС 1 будет особенно полезна при первоначальном планировании испытаний.

3.1.2 Когда предполагается, что испытания будут проводиться в соответствии с настоящей Методикой, область применения и используемые процедуры, должны быть определены заранее. Если возможно, следует выбрать вариант компоновки обвязки, тестовый драйвер, средства измерения, и испытательный газ. Также необходимо оценить возможную неопределенность в результатах запланированных измерений.

3.1.3 Заинтересованные стороны должны согласовать объем испытаний. Это может быть заранее определено в контрактных обязательствах сторон или может быть согласовано между сторонами непосредственно перед началом испытаний. В настоящей Методике содержится описание процедур проведения испытаний на определение эксплуатационных характеристик, также в Методике приведены указания по вычислению кривой универсальных характеристик.

3.1.4 Необходимо определить ряд параметров проведения испытаний, а именно: массовый расход, входные условия по давлению, температуре, влажности, а также давление на выходе, если данное условие применимо температуру охлаждающей воды; скорость, свойства газа и предполагаемую приводную мощность.

3.1.5 Перед проведением испытаний необходимо разработать детальную письменную постановку целей проведения испытаний.

3.1.6 Необходимо выбрать испытательный стенд. В качестве указанного объекта обычно выступает испытательный стенд производителя или площадка заказчика.

3.1.7 Количество персонала, задействованного в испытаниях должно быть достаточным для того, чтобы гарантировать внимательный и регулярный осмотр всех средств измерения, кроме того, временной интервал между осмотрами должен позволять выполнить проверку на наличие ошибок показаний приборов или результатов наблюдений.

3.1.8 Необходимо назначить ответственного за проведение испытания.

3.2 ТИПЫ ИСПЫТАНИЙ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ КОМПРЕССОРОВ

Настоящая Методика содержит положения, касающиеся двух различных типов испытаний, которые базируются на разнице между условиями проведения испытаний и заданными эксплуатационными условиями.

3.2.1 Испытания типа 1 проводятся с заданным газом при условиях, которые идентичны или в очень незначительной степени отличаются от заданных эксплуатационных условий. Отклонения от заданных характеристик газа и эксплуатационных условий регламентируются ограничениями, приведенными в Табл. 3.1. Приведенные ограничения также подлежат дальнейшей проработке, поскольку эффект от указанных ограничений, как от отдельных ограничений, так и их совокупности не должен превзойти предельные значения, приведенные в Табл. 3.2.

3.2.2 При проведении испытания типа 2 руководствуются только Табл. 3.2. Допускается использовать заданный газ или газ-заменитель. Величина оборотов при проведении испытаний зачастую может отличаться от заданных эксплуатационных условий.

3.2.3 Выбор типа испытаний должен быть сделан до проведения испытаний. При наличии цели, которая заключается в максимизации точности результатов испытаний, целесообразно добиваться тождественности между условиями проведения испытаний и заданными эксплуатационными условиями. Ограничения, приведенные в Табл. 3.1, представляют собой максимально допустимые отклонения в значениях отдельных параметров для испытаний типа 1. Ограничения из Табл. 3.2 дают информацию по максимально допустимым отклонениям в части групп фундаментальных безразмерных параметров для обоих типов испытаний. При проведении испытаний как типа 1, так и типа 2, необходимо концентрироваться именно на минимизации этих отклонений. Наиболее достоверные результаты испытаний могут быть получены при минимальном отклонении значений параметров в обеих таблицах.

3.2.4 Процедуры выполнения расчетов, которые представлены в Разделе 5, даны для газов, соответствующим уравнениям идеального состояния газа, а также для реальных газов. В тех случаях, когда величины сжимаемости отличаются от предельных значений, заданных в Табл. 3.3, необходимо использовать альтернативные процедуры расчета, предусмотренные для реальных газов. Указанные альтернативные процедуры распространяются на расчеты для проведения испытаний либо типа 1, либо типа 2.

3.3 ОГРАНИЧЕНИЯ

3.3.1 Испытания компрессоров, в конструкции которых наличествуют диски с жидкостным охлаждением или встроенные теплообменники

ТАБЛИЦА 3.1

ДОПУСТИМЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ЗАДАННЫХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ УСЛОВИЙ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ТИПА 1

ОБЩИЕ ПРИМЕЧАНИЯ:

(a) Испытания типа 1 должны проводиться с заданным газом. Величины отклонений базируются на заданных значениях, где давления и температуры выражены в абсолютных величинах.

(b) Эффект совместного действия отклонений от входных параметров давления, температуры и молекулярной массы не должен иметь результатом более, чем 8% отклонение от плотности газа на входе.

(c) Эффект совместного действия нескольких отклонений не должен превышать значения, приведенные в Табл. 3.2. Разница по температурам охлаждения равна температура газа на входе минус температуру охлаждающей воды на входе.

ТАБЛИЦА 3.2

ДОПУСТИМЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ЗАДАННЫХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ

ТИПА 1 и 2

ПРИМЕЧАНИЕ:

(1) Минимальное значение числа Рейнольдса для агрегата при проведении испытаний равно 90,000.

ТАБЛИЦА 3.3

ВЕЛИЧИНЫ ДОПУСТИМЫХ ОТКЛОНЕНИЙ ОТ УРАВНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА ДЛЯ ЗАДАННОГО И ИСПЫТАТЕЛЬНОГО ГАЗОВ

(b) Максимальные и минимальные значений k должны применяться как для заданного, так и для испытательного газов в пределах всего диапазона условий.

(c) В тех случаях, когда указанные граничные значения превышены либо для заданного, либо для испытательного газов в любой точке кривой сжатия, то для такого газа необходимо применять методики расчетов, которые используются для реальных газов. Методы расчетов для идеального или реального газов могут применяться только при условии, что указанные граничные значения не превышены.

должны выполняться с использованием заданного газа при эксплуатационных условиях, определенных в части давления на входе, температуры на входе, и оборотов, кроме того, должны быть заданы расход и температура охлаждающей жидкости. Отклонения результатов испытаний необходимо контролировать с помощью граничных значений, приведенных в Табл. 3.4. Результаты должны быть вычислены с помощью методов, используемых для Испытаний типа 1, и зарегистрированы как данные “по результатам испытаний.”

3.3.2 Методы, приведенные в настоящей Методике, можно использовать для пересчета результатов испытаний к результатам при заданных эксплуатационных условиях, для компрессоров, которые могут быть классифицированы как компрессоры с одним или несколькими каскадами. Под каскадом следует понимать ту часть компрессора, в которой между входной зоной одного рабочего колеса и выходной зоной того же рабочего колеса или следующего за ним отсутствуют промежуточные потоки. См. Табл. 3.2. Теплообменники выводятся за внешние границыкаскада. Границы каскада изображены в видедиаграммы на Рис. 3.1. Для каждого потока, который пересекает границы каскада, необходимо установить параметры состояния газа и расхода в точках пересечения границы каскада. Также необходимо установить величины потребляемой мощности, а также потерь или прироста тепла посредством естественного обмена теплом с окружающей средой.

3.3.3 Допускается проведение испытаний компрессоров с промежуточными охладителями с внешней обвязкой согласно процедурам испытаний типа 1, либо в случае проведения испытаний отдельных каскадов допускается применение испытаний типа 2.

3.3.4 Допускается проведение испытаний компрессоров с параллельными потоками на входе или выходе с помощью процедур, предусмотренных для испытаний типа 1 в том

случае, если все условия, включая те, которые возникают в зоне параллельного потока, отвечают требованиям Табл. 3.1. Испытания компрессоров с параллельными потоками также допускается проводить отдельными каскадами, используя критерии испытаний типа 2.

3.3.5 В тех случаях, когда между каскадами компрессора может возникнуть явление конденсации, например для компрессоров с промежуточным охлаждением, которые работают на влажном воздухе, производительность следует замерять на выходе с компрессора (Для пневматических машин, работающих при атмосферном давлении, параметр расхода необходимо замерять на входе). Необходимо удостовериться в том, что с промежуточных охладителей отсутствует перетекание жидкой среды.

3.3.6 На практике значения коэффициентов объемного расхода для условий проведения испытаний и для заданных эксплуатационных условий могут различаться ввиду наличия разницы, вызванной течами. Например, испытания обычно проводятся при пониженном давлении на входе, а также пониженном дифференциальном давлении через уплотнения в атмосферу, что в результате дает нулевые или отрицательные течи. Вследствие чего коэффициенты объемного расхода для условий проведения испытаний и для заданных эксплуатационных условий будут неравны. Исходя из вышеизложенного, появляется необходимость установления коэффициента расхода через течь, то есть отношения массового расхода через течь к массовому расходу на входе, как для испытательных, так и для заданных эксплуатационных условий. Если разница в значениях коэффициентов расхода через течь для испытательных и для эксплуатационных условий достаточно велика, то указанные эффекты необходимо применить при расчете производительности и мощности.

ТАБЛИЦА 3.4

ВЕЛИЧИНЫ ДОПУСТИМЫХ ОТКЛОНЕНИЙ ОТ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ¹

Во многих случаях практически нецелесообразно замерять расход через течь, вследствие чего допускается использовать расчетные значения в части течей для испытательных и заданных условий.

3.3.7 В тех случаях, когда КПД определяется приводной мощностью на валу, значения замеров потерь на подшипниках и уплотнениях не должны превышать 10 процентов от суммарной производительности (мощности) при проведении испытаний. Это минимизирует действие неопределенностей при определении потерь мощности газового потока через подшипники и уплотнения.

3.3.8 Оценка рабочих характеристик узлов между каскадами, при наличии таковых, например теплообменников, труб, клапанов, и т.д. в общем случае находится вне пределов настоящей Методики, Стороны должны согласовать проведение такой оценки до проведения испытаний. Сторонами также должно быть согласованы рабочие характеристики таких узлов при заданных эксплуатационных условиях или методика приведения результатов испытаний к заданным эксплуатационным условиям.

3.3.9 В тех случаях, когда мощность определяется с помощью метода теплового баланса, потери тепла на излучение и конвекцию, выраженные в процентах от суммарной мощности на валу, не должны превышать 5 процентов.

3.3.10 При проведении испытаний типа 2, состояние газа на входе должно характеризоваться перегревом минимум в 5° Фаренгейта.

3.4 ТИП ГАЗА И ОБОРОТЫ ПРИ ИСПЫТАНИЯХ

3.4.1 Должны быть известны физические и термодинамические свойства заданного и испытательного газов. До проведения испытаний в качестве источника данных об указанных свойствах газов необходимо согласовать выбор таких вариантов как использование табличных данных, корреляции уравнения состояния или экспериментальное определение.

3.4.2 Необходимо получить информацию или точно определить указанные ниже физические свойства испытательного газа на всем диапазоне прогнозируемого давления и температуры:

(a) молекулярная масса

(b) удельная теплоемкость при постоянном давлении (c_p)

(c) отношение удельных теплоемкостей (c_p/c_v)

(d) коэффициент сжимаемости(Z)

(e) точка росы

(g) показатель изоэнтропы

(h) энтальпия

(i) скорость акустической волны

(fl вязкость

3.4.3 Обороты при испытаниях должны быть выбраны таким образом, чтобы соответствовать граничным значениям, указанным в Табл. 3.2

Число оборотов при испытаниях не должно превышать безопасное рабочее число оборотов компрессора. При выборе числа оборотов при испытаниях следует учитывать критические частоты вращения оборудования. Значения давлений и температур при проведении испытаний не должны превышать максимально допустимые значения давления и температуры для компрессора.

3.5 ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ПОТОКИ КОМПРЕССОРОВ

3.5.1 Расчет в границах каскада. Обработка данных для компрессоров, в которых потоки, присоединяются или уводятся из промежуточной части (между входным и выходным участками) осуществляется посредством выполнения расчетов каждого каскада в отдельности. Для каждого потока, пересекающего границы каскада, необходимо определить состояние газа и расход.

3.5.2 Необходимо поддерживать согласованность между коэффициентами объемного расхода для условий проведения испытаний и для заданных условий для каждого из каскадов, которые участвуют в расчете. Значения допустимых отклоненийдля указанных коэффициентов приведены вТабл. 3.2.

В качестве примера можно взять первый каскад компрессора с несколькими каскадами, отношение объемного расхода на входе к объемному расходу на выходе для заданных и испытательных условий должно оставаться в диапазоне +- 5 процентов, что соответствует требованиям, изложенным для стандартных компрессоров в Табл. 3.2. Кроме того, необходимо, чтобы отношение расхода на выходе из первого каскада к объемному расходу на входе во второй каскад для заданных и испытательных условий оставалось в диапазоне +- 10 процентов. Данное требование вводится для того, чтобы абсолютное давление, которое было определено на фланце параллельного потока, имело ту же зависимость от абсолютного давления на выходе из границ первого каскада для заданных и испытательных условий.  

Для второго и последующих каскадов требования сходные. Отношение объемного расхода на входе к объемному расходу на выходе для заданных и испытательных условий должно сохраняться в диапазоне +- 5 процентов.

Также, отношение объемного расхода на выходе из предыдущего каскада к объемному расходу на входе в параллельный поток должно находиться в границах            +-10 процентов. Наконец, отношение объемного расхода на выходе из каскада, который проходит испытания, к объемному расходу через следующий параллельный поток также должно укладываться в диапазон +-10 процентов.

Выполнение данного требования особенно важно для второго каскада трехкаскадной машины, в котором величины абсолютных давлений на входе и на выходе определяются на фланцах параллельного потока, а схожесть значений скорости необходима для точности испытаний. Требования Методики такжеизложены в уравнении на Рис. 3.2.

3.5.3 Входящие параллельные потоки. Когда параллельный поток имеет входящую направленность, необходимо осуществлять замер температуры на выходе из предыдущего каскада, причем, температуру необходимо замерять непосредственно до смешения двух потоков. Указанный замер температуры должен быть выполнен в том участке выходящего потока, в котором параллельный поток не может влиять на необработанные данные. Влияние на необработанные данные могут оказывать теплопередача от холодного параллельного потока к горячему основному потоку, кроме того, влияние может оказывать эффект рециркуляции, который может оказывать влияние в пределах проточной части. Данные о температуре на выходе необходимы для вычисления рабочих характеристик предыдущего каскада, а также для расчета базовой температуры смешанных потоков на входе в следующий каскад.

В силу наличия более высоких внутренних скоростей, допускается превышение внутреннего абсолютного давления над абсолютным давлением на фланце. Более высокие внутренние скорости подразумевают более низкое статическое давление, что является причиной наличия перепада давлений для входящего потока.

3.5.4 Температурное расслоение. Общей особенностью каскадных компрессоров с боковой загрузкой является наличие перепада температур между основным и параллельным потоками. При одновременном проведении испытаний всех каскадов многокаскадного (три или более каскадов) компрессора, возможно наличие значительной разницы между температурами основного и параллельного потоков. В силу наличия указанной разницы между температурами потоков появляется вероятность существования температурного расслоения потока в пределах каскадов компрессора. Расслоение проявляется в погрешности измерений внутренней температуры в каскадах ниже по потоку. В условиях проведения испытаний, разница температур потоков должна быть настолько близка к заданному значению, насколько это осуществимо на практике.

3.5.5 Определение характеристик. Параметры напора, КПД и давления в каскаде должны определяться на фланцах. Единственным типом замеров, выполняемым внутри, является измерение температур на выходе из каскада, которые нужны для расчета рабочих характеристик каскада и температурных условий смешения (потоков). Подразумевается, что величина давления, используемая для расчета рабочих характеристик каскада, равна величине абсолютного давления на фланце параллельного потока. В целях определения значений входной температуры для последующих каскадов, внутреннюю температуру смешения следует определять на основании массовой энтальпии (расчеты для реального газа). Для идеальных газов с постоянной удельной теплоемкостью, допускается использование упрощенного смешения на основании массовой температуры. Для получения дополнительной информации см. пункт E.5 Приложения E.

3.5.6 Выходящие параллельные потоки. Когда промежуточные потоки удаляются из компрессора (т.е. осуществляется перепуск), они пересекают границы каскада. Можно предположить, что величины внутренней температуры и давления равны температуре и давлению на внешнем фланце основного внутреннего потока

К выходящим параллельным потокам также должны применяться соотношения, регламентирующие расход, которые приведены на Рис. 3.2.

3.5.7 Рекомендуется, чтобы для каждого каскада многокаскадной машины были определены кривые рабочих характеристик на основании ряда контрольных точек. Указанное позволяет получить с помощью метода обобщения суммарную кривую рабочих характеристик, а также дает информацию о взаимозависимости отдельных каскадов. Соотношения, приведенные на Рис. 3.5 следует применять для всех точек до тех пор, пока не будут определены другие специальных рабочие соотношения.

3.6 БЕЗОПАСНОСТЬ

3.6.1 Используемый испытательный газ должен полностью соответствовать требованиям местного законодательства и надлежащим принципам ведения работ с учетом взрывоопасности и/или токсичности газа.

3.6.2 Необходимо осуществлять постоянный мониторинг испытательных газов, используемых в закрытом контуре, на изменения в состав и наличие взрывоопасных примесей. В закрытых контурах не разрешается использовать воздух или другие газы-окислители.

3.6.3 Сторона, ответственная за предоставление площадки для проведения испытаний должна быть ответственной за разработку критериев защиты системы. Следует рассмотреть необходимость использования сбросных клапанов на случай непредусмотренного заброса давления. Также необходимо рассмотреть требования в части наличия устройств аварийной сигнализации и/или автоматического останова на случай возникновения таких ситуаций как заброс температуры, утечка охлаждающей воды, низкое давление масла, заброс оборотов компрессора, или других возможных отказов.

содержание   ..  1  2  3  4  ..