Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Гусев И.В. 1 Кирюхин А.А. 2 Чубаров Ф.Л. 2

---

1 ОАО «Калужский турбинный завод»

2 Калужский филиал Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

В статье приводится сравнительный анализ массогабаритных и вибрационных характеристик циркуляционных насосов с турбо- и электроприводами, входящих в систему охлаждения современных паротурбинных установок, а также информация о новой модели герметичного циркуляционного насоса с синхронным электродвигателем. Определено превосходство герметичного циркуляционного насоса с синхронным электродвигателем по массогабаритным характеристикам. Также на основе опытных данных выявлено превосходство данной модели насоса по вибрационным характеристикам в широком диапазоне частот. Анализируются превышения вибраций и шумов на отдельных частотах. Определяются пути решения данной проблемы, а также направления дальнейших исследований. Превышения вибрации и шумов на отдельных частотах предлагается устранить путем перепрограммирования преобразователя частоты и установки узкополосных фильтров до 160 Гц.

Статья в формате PDF

0 KB

массогабаритные характеристики

вибрационные характеристики

циркуляционный насос

паротурбинная установка

система охлаждения

спектрограмма

1. Голобоков Г.В., Кирюхин А.А., Лукашенко Ю.Л., Семенов Ю.М., Абрамов А.В. Этапы создания малошумного насосного оборудования для перспективных заказов // Взгляд в будущее 2012: материалы Х молодежной научно-технической конференции. ОАО ЦКБМТ «Рубин». – 2012. – С. 272–277.

2. Кирюхин А.А., Кольцов С.М. Особенности и перспективы совместного применения систем вибрационной и параметрической диагностики при проведении испытаний паротурбинных установок и их комплектующих // Взгляд в будущее 2010: материалы VIII молодежной научно-технической конференции. – 2010. – 4 с.

3. Кирюхин А.А., Кольцов С.М., Абрамов А.В. Применение систем вибрационного и параметрического контроля при испытаниях турбин большой мощности, как этап создания совместной системы диагностики // Взгляд в будущее 2011: материалы IX молодежной научно-технической конференции. – 2011. – 4 с.

4. Кирюхин А.А. Особенности экспериментальной отработки и диагностики малошумных блочных электронасосов // Судовая и промышленная акустика: сборник трудов конференции молодых ученых и специалистов, ФГУП «ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова». – 2010. – 4 с.

5. Кирюхин А.А., Гусев И.В. Анализ массогабаритных и вибрационных характеристик циркуляционных насосов систем охлаждения современных паротурбинных установок транспортного типа // Энергетика. Экология. Энергосбережение: тезисы докладов научно-практической конференции к 25-летию образования Научно-производственного внедренческого предприятия «Турбокон». – 2016. – 2 с.

Циркуляционные насосы системы охлаждения современных паротурбинных установок (ПТУ) являются одним из основных источников их шума и вибрации. К таким насосам предъявляются высокие требования, касающиеся массогабаритных, виброшумовых характеристик (ВШХ) и показателей гидродинамического шума (ГДШ).

В течение нескольких десятилетий ПТУ комплектовались различными моделями циркуляционных насосов. Первыми стали циркуляционные насосы с турбоприводом, затем применялись циркуляционные насосы с асинхронным электроприводом и частотным регулятором оборотов. Результаты испытаний таких насосов подробно рассмотрены в [1]. Несмотря на лучшие показатели ВШХ и ГДШ, новая конструкция обладала худшими массогабаритными характеристиками (таблица).

Массогабаритные характеристики главных циркуляционных насосов в относительных величинах

Рис. 1. Герметичный циркуляционный насос с синхронным электродвигателем: 1 – корпус циркуляционного насоса; 2 – ротор в сборе; 3 – статор электродвигателя; 4 – подшипник упорный; 5 – подшипник опорный

Для уменьшения массогабаритных характеристик был создан герметичный циркуляционный насос с синхронным электродвигателем (рис. 1).

Это осевой одноступенчатый насос с синхронным электродвигателем и горизонтальным расположением вала. Ротор электронасоса вращается в подшипниках скольжения, выполненных из силицированного графита. Электродвигатель состоит из обмотки статора и пакета ротора с постоянными магнитами, размещенными в корпусе насоса и на колесе насоса соответственно. Рабочее колесо насоса встроено в ротор двигателя. Охлаждение двигателя – жидкостное, внутренняя часть охлаждается перекачиваемой водой, наружная часть – водой конденсатно-питательной системы (КПС). Статор имеет герметичную внутреннюю обечайку, защищающую обмотку статора от перекачиваемой жидкости, обмотка ротора также защищена гильзой. Обечайка статора и гильза ротора выполнены из титанового сплава. Перекачиваемая жидкость проходит внутри двигателя, находясь под полным рабочим давлением. При этом обеспечивается полная герметизация статора и ротора. В сравнении с аналогами конструкция обладает значительно лучшими массогабаритными характеристиками (таблица).

В настоящий момент завершены стендовые испытания герметичного моноблочного циркуляционного насоса с синхронным электродвигателем. Так как испытания всех типов насосов проводились на одном и том же стенде [2, 3, 4], можно проводить достоверный сравнительный анализ их характеристик. Принципиальная гидравлическая схема испытательного стенда представлена на рис. 2.

Результаты испытаний приведены в виде спектрограмм вибрации нагнетательного патрубка в горизонтальном, вертикальном и осевом направлениях, а также спектрограмм ГДШ (рис. 3, 4, 5, 6).

Рис. 2. Принципиальная схема испытательного стенда: 1 – стендовый насос системы охлаждения электропривода и смазки подшипников; 2 – стендовый теплообменник; 3 – испытуемый циркуляционный насос с турбо- или электроприводом

Рис. 3. Спектрограммы вибрации нагнетательного патрубка циркуляционных насосов в горизонтальном направлении

Рис. 4. Спектрограммы вибрации нагнетательного патрубка циркуляционных насосов в осевом направлении

Рис. 5. Спектрограммы вибрации нагнетательного патрубка циркуляционных насосов в вертикальном направлении

По результатам проведенных работ можно сделать следующие выводы:

1) герметичный циркуляционный насос с синхронным электродвигателем имеет значительно улучшенные массогабаритные характеристики по сравнению со своими аналогами – циркуляционным насосом с турбоприводом и циркуляционным насосом с электроприводом, а также обеспечивает герметичность системы;

2) в широком диапазоне частот уровни ВШХ и ГДШ герметичного циркуляционного насоса с синхронным электродвигателем существенно ниже, чем у его аналогов: по вибрации до 40 дБ, по ГДШ до 38 дБ [5];

3) в диапазоне частот от 0 до 20 Гц уровень вибрации герметичного циркуляционного насоса с синхронным электродвигателем превышает уровни вибрации аналогов на величину до 5 дБ, что определяется стендовой помехой;

Рис. 6. Спектрограммы ГДШ циркуляционных насосов

4) на отдельных частотах работы герметичного циркуляционного насоса с синхронным электродвигателем, а также их гармониках имеются превышения над аналогами: по вибрации до 13 дБ, по ГДШ до 10 дБ. Это объясняется режимами работы преобразователя частоты (ПЧ) и требует дальнейших исследований и доработок. Одним из возможных решений проблемы превышения уровня вибраций и шумов является перепрограммирование системы ПЧ, а также использование различных узкополосных частотных фильтров до 160 Гц в каждой из фаз.

Библиографическая ссылка