Способ определения степени герметичности изделий Советский патент 1991 года по МПК G01M3/02 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения величины утечки воздуха в секциях регенераторов

Целью изобретения является повышение точности при контроле работающих регенераторов газотурбинных установок компрессорных станций.

Способ определения степени герметичности изделий реализуется следующим образом.

Способ основан на том, что в результате нарушения герметичности регенератора воздух из его воздушных каналов с давлением более 0,35 МПа поступает через неплотности и щели в газовые каналы аппарата, по которым движется отработанный газ после турбины с давлением 0,105 МПа, и повышает содержание кислорода в газе.

Сущность способа определения величины утечки воздуха из воздушных каналов регенератора поясняется расчетом процесса горения топливного газа (в камере сгорания ГТУ) с различным коэффициентом избытка воздуха «изб 4, 6, 8 и 10 и дальнейшего смешения полученных продуктов сгорания с воздухом, количество которого соответствовало бы различным процентам утечки его из воздушных каналов секции регенератора в газовые. Результаты вычисления молярных (объемных) концентраций кислорода в газе, выходящем из камеры сгорания и поступающем после турбины в регенератор (пи при аут 0), и в потоке газа на выходе из регенератора с нарушенной герметичностью (гоз) для случаев, когда утечка воздуха из секции регенератора составляла аут 2, 5. 10 и 15 % от общего расхода воздуха через секцию, приведены в таблице.

Концентрация кислорода пересчитана на сухой газ

Следует отметить, что для топливного газа различного состава, содержание метаО vj

О

Ј

О

на в котором колеблется в пределах 96-98 %%, изменение разности концентраций кислорода в отработанном газе до и после

регенератора (ЛГо2 ю2 го2) ПРИ Расс мотренных величинах утечек воздуха из последнего оказались практически одинаковыми.

Данные, приведенные в таблице, были обработаны на ЭВМ. Получено два уравнения,

сьэб - 80,03 - 5,874 гЬ2 - 0,2284l(rb2)2 + + 0,0217 (rbj3 -0,000187 (гУ4

аут. 17,54 + 3,152 (Оиэб. - 4) + 0,1054(еьзб. -4)2 Лг02. Первое уравнение позволяет по измеренной концентрации кислорода в потоке отработанного газа до регенератора гЬ2 % и пересчитанной на сухой газ (не содержащий водяных паров) вычислить коэффициент избытка воздуха Оизб. в камере сгорания газо- турбинной установки. По второму уравнению можно вычислить при известных «изб.и разности концентраций кислорода в газе до и после регенератора (Л Гоз) величину утечки воздуха в секции регенератора

Сут.

Правомерность метода определения утечки воздуха из регенератора по концентрации кислорода в потоке газа до и после него была подтверждена результатами опытов. Отбор представительных проб газа на анализ во избежание случайного появления в потоке газа отдельных струй различного состава производился перед секцией регенератора и за ним с помощью трех пробо- отборных трубок диаметром 25 мм, вставленных в оба газохода, в которых навстречу потоку газа были просверлены отверстия диаметром 8 мм на расстоянии 25 мм друг от друга. Трубки были расположены на расстоянии 30 см друг от друга, полностью пересекали трубопроводы выхлопных газов по их диаметру и поэтому газ, поступающий в них, отбирался по всему сечению потока. Один конец каждой пробоотборной трубки заварен, а второй соединен с общим коллектором, из которого газ по медной трубке диаметром 8x1 мм, длиной 15 м поступал в газоанализатор ГХЛ-1, обеспечивающий измерение объемной концентрации кислорода и углекислого газа с точностью до 0,05%.

Первая серия опытов проводилась при режиме работы газотурбинной установки, близком к номинальному. Результаты десяти параллельных анализов газа, отобранного до и после регенератора, обработаны

методами математической статистики Средняя концентрация кислорода в газе до регенератора составляла 17,85 ± 0.08%, а после регенератора 18,09 ±0,075%. Вычисленный по этим данным показатель существенной разницы t по Стьюденту определил достоверность различия (Р 0,05) в указанных концентрациях(Р - вероятность различия). С помощью вышеприведенных

уравнений было установлено, что в процессе опытов газотурбинная установка работала с коэффициентом избытка воздуха Оизб. 6,6, а утечка воздуха из испытуемой секции регенератора составляла о«т 6,2

%.

Во второй серии опытов была определена минимальная величина утечки воздуха в секции регенератора, которую можно регистрировать предлагаемым методом. В этих

экспериментах в поток отработанного газа сразу за турбиной (перед испытуемой секцией регенератора) из нагнетательной линии компрессора газотурбинной установки подавались измеренные расходы воздуха,

соответствующие утечкам его в воздушных каналах регенератора, равным 1,3; 2,1; 3,1 и 4,0 % от расхода газа через секцию, При каждом режиме подачи воздуха в отработанный газ производились анализы газа до

и после регенератора. Повышение средней разности концентраций кислорода в этих газах отмечались в опытах, в которых в газ добавлялся воздух в количествах, соответствующих утечке 2,1 % и более. Однако достоверные различия в концентрациях кислорода в газе до и после регенератора отмечались в опытах, в которых количество подаваемого в газовый поток газа соответствовало утечки 3,1 и 4,0%.

в процессе проведения опытов коэффициент избытка воздуха в газах равнялся 7,3, что было выше его номинального значения. Таким образом, результаты проведенных опытов доказали возможность определения величины утечки воздуха из секций регенератора по разности концентраций кислорода в потоке газа до и после регенератора в тех случаях, когда величина фактической утечки превышает 2,5 %.

0 Способ позволяет оценить значение коэффициента избытка воздуха в камере сгорания ГТУ с абсолютной погрешностью 0,2% и величина утечки воздуха из секции регенератора с абсолютной погрешностью

5 0,5%.

Ниже приведен пример конкретной реализации способа.

Утечка воздуха определялась в правой секции регенератора газотурбинной установки ГТ-750-6, газовые патрубки которой были оборудованы пробоотборными трубками для отбора пробы по сечению потока. Анализы газа до и после регенератора проводились на газоанализаторе ГХЛ-1 при температуре в измерительной бюретке.рав- ной 18°С (упругость водяных паров, численно равная их молярной концентрации, составляла Ру 0,0208ат), барометрическое давление В 748 ммрт.ст, (1,017ат). Проведены шесть параллельных анализов. Среднее значение концентрации кислорода в потоке отработанного газа перед регенератором оказалось равным 17,55, а после регенератора г8г 17,74. Пересчет этих концентраций на сухо й газ (без водяных паров) производился умножением вышеприведенных значений концентрации кислорода на

D

коэффициент --- 1,0209 ат и соответВ Ру

ствовалигЬ2 17,92 и г&2 18,13. а разность этих концентраций составила Дго2 0,21. Согласно вышеприведенным формулам коэффициент избытка воздуха равен Оизб. 6,85,

а величина утечки воздуха

аут. 5,75Способ позволил повысить точность в условиях нестационарного потока продукта

горения за счет отбора проб по всему сечению потока с последующим смещением всех проб и оборудованием усредненного потока.

Формула изобретения

0 Способ определения степени герметичности изделий, заполненных контрольной средой, путем размещения изделия в потоке технологического газа, измерения концентрации контрольной среды в потоке до и по5 еле изделия и определение степени негерметичности изделия по изменению этой концентрации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при контроле работающих регенераторов газо0 турбинных установок компрессорных станций, в качестве технологического газа используют продукт сгорания, в качестве контрольной среды - кислород, а измерение концентрации кислорода осуществляют в

5 усредненном потоке, образованном путем отбора проб по всему сечению потока.

Изобретение относится к контролю герметичности изделий, заполненных газом, и позволяет повысить точность при контроле работающих регенераторов газотурбинных установок компрессорных станций. Изделие - регенератор - размещено в потоке продукта сгорания и заполнено контрольной средой, содержащей кислород. Концентрацию кислорода в продукте сгорания измеряют в усредненном потоке, образованном путем отбора проб по всему сечению потока. Степень негерметичности изделия определяют по изменению концентрации кислорода.

Молярные концентрации кислорода в газе до (год и после регенератора (rttz). %%