Пермские ученые повысили точность измерений при испытании турбин почти в 3 раза

Более ранние способы тестирования турбин позволяли измерить только крутящий момент, но не учитывали влияние вибраций и температурных изменений, что приводило к 20% погрешностей. © firefox / Фотобанк Фотодженика Москва, 22 июл - ИА Neftegaz.RU. Ученые Пермского политеха (ПНИПУ) усовершенствовали испытательный стенд для турбин, сократив измерительную погрешность с 15-20% до 4,5-7%, и предложили новый способ фиксирования мощности и крутящего момента. Улучшение метода проверки позволит избежать возможного брака или неисправности механизма. Разработка уже запатентована.
Об этом сообщает пресс-служба вуза.

Уточняется, что разработка проведена в рамках программы Приоритет-2030.

Тестирование турбин перед эксплуатацией

Турбины используются в энергетической и других отраслях промышленности.
Для их практического использования необходимо предварительно провести стендовые испытания. По итогам подобных проверок специалисты получают данные о работе механизма в различных условиях и исключают вероятность неисправностей при эксплуатации.

Стендовые испытания предполагают следующие действия:

• турбину устанавливают на специальную раму или основание стенда;
• к ней подключается система подачи так называемого рабочего тела - воды, воздуха, пара или другого газа;
• для измерения силы вращения к турбине подключают измерительный узел, т. е. специальное устройство с рессором, упругим элементом, внутри.

Ошибки в измерениях и решение пермских ученых

Традиционные методы стендовых испытаний позволяют измерить крутящий момент, т. е. вращательное действие силы на тело, но только косвенно. Более того, в процессе не учитываются такие факторы, как трение между деталями турбины, вибрации и температурные колебания.
В результате игнорирования этих воздействий на турбину погрешность в измерении мощности и крутящего момента доходит до 20%.

Исследователи ПНИПУ улучшили конструкцию стенда для испытаний и предложили новый способ измерения мощности и крутящего момента турбин.

У измерительной рессоры под действием крутящего момента возникает закрутка. По словам пермских ученых, обороты турбины плавают даже на стационарном режиме, а при переходном, т. е. при изменении нагрузки, к погрешностям измерения крутящего момента приводят возникающие в процессе крутильные колебания.

Преимущество нового метода - в возможности точно оценивать мощность турбины как на стационарных режимах, так и при разгоне или торможении, отметил профессор кафедры Микропроцессорные средства автоматизации ПНИПУ, доктор технических наук С. Бочкарев.

Подробнее о разработке рассказал профессор кафедры Ракетно-космическая техника и энергетические системы ПНИПУ, доктор технических наук А. Сальников. По его словам, старые методы предполагали измерение только угла закрутки рессоры, а новый - установку парных датчиков вибрации, которые фиксируют больше параметров.



Тезисы ученого:

• приборы крепятся на подшипниках измерительной рессоры и других элементах стенда;
• датчики устанавливаются под углом 90 друг к другу, что позволяет измерять:
• угол закрутки рессоры,
• фазовые углы ее смещения,
• параметры вибрации;
• температуру,
• частоту крутильных колебаний;
• система автоматически сопоставляет полученные данные и рассчитывает коэффициенты динамичности, которые корректируют значение измеренного крутящего момента.

Натурные испытания подтвердили эффективность способа, предложенного пермскими учеными. Работа усовершенствованного стенды была протестирована при нагреве рессоры. По данным ПНИПУю, при частоте вращения 14 тыс. об/мин погрешность разработки составила всего 6,9%.

О турбинах

• представляют собой большой цилиндрический корпус;
• внутри находится ротор, т. е. вращающийся элемент с закрепленными лопатками, которые под действием газа или жидкости начинают крутиться;
• также в турбинах расположен статор, который контролирует направление потока газа или жидкости;
• вал, т. е. вращающаяся ось, которая выходит снаружи конструкции, приводит в действие генератор, компрессор или другой механизм;
• при одновременной работе этих элементов и происходит передача энергии.

Напомним, ранее ученые ПНИПУ представили систему управления диагностическими роботами для предотварщения аварий на трубопроводах.