Величины допустимых отклонений от Уравнения состояния идеального газа для заданного и испытательного газов

 

	Максимальное отношение	Допустимый диапазон для функции х	Допустимый диапазон для функции у
Отношение давлений	k max / k min	Min	Max	Min	Max
1.4	1.12 1.10 1.09 1.08 1.07 1.06	-0.344 -0.175 -0.073 -0.041 -0.031 -0.025	0.279 0.167 0.071 0.050 0.033 0.028	0.925 0.964 0.982 0.988 0.991 0.993	1.071 1.034 1.017 1.011 1.008 1.006

 

ОБЩИЕ ПРИМЕЧАНИЯ:

(a) Где:

 

и (См. Рис. 3.6 и 3.7)

 

(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.”   3.3.2Методы, 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 границы каскада. Границы каскада изображены в виде диаграммы 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.   3.3.3Допускается 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.   3.3.4Допускается 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.   3.3.5В 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.   3.3.6На 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

 

Наименование замера	Обозначение	Единицы измерения	Отклонение
Давление на входе Температура на входе Давление на выходе Перепад давления в сопле Температура сопла Частота вращения Крутящий момент Потребляемая мощность электродвигателя Молекулярная масса Входная температура охлаждающей воды Расход охлаждающей воды Линейное напряжение	pi Ti pd ∆p T N τ MW T	фунтов на кв. дюйм (абсол.) °R фунтов на кв. дюйм (абсол.) фунтов на кв. дюйм °R об/мин фунтов силы • футов кВт фунтов массы/фунт-молей °R галлонов/мин вольт	2% 0.5% 2% 2% 0.5% 0.5% 1% 1% 0.25% [Прим. (2)] 0.5% 2% 2%

 

ОБЩИЕ ПРИМЕЧАНИЯ:

(a) Под отклонением в данном случае следует понимать процентную разницу между максимальным и минимальным показаниями результатов испытаний, деленную на среднее всех показаний.

(b) Допустимые отклонения распространяются на испытания Типов 1 и 2.

 

ПРИМЕЧАНИЯ

(1) См. пункт 5.4.2.3.

(2) См. пункт 4.16 для получения информации о дополнительных ограничениях.

 

		Входная мощность
		Несколько выходящих потоков
		Границы испытываемого каскада
	Несколько входящих потоков
		Теплообмен

 

РИСУНОК 3.1 ДИАГРАММА ДЕЙСТВИЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРОЦЕССОВ В ГРАНИЦАХ КАСКАДА

Во многих случаях практически нецелесообразно замерять расход через течь, вследствие чего допускается использовать расчетные значения в части течей для испытательных и заданных условий.   3.3.7В 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.   3.3.8Оценка 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.   3.3.9В 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.   3.3.10При проведении испытаний типа 2, состояние газа на входе должно характеризоваться перегревом минимум в 5° Фаренгейта.     3.4 ТИП ГАЗА И ОБОРОТЫ ПРИ ИСПЫТАНИЯХ   3.4.1Должны 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.   3.4.2Необходимо 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 (cp) (c) отношение удельных теплоемкостей (cp/cv) (d) коэффициент сжимаемости (Z) (e) точка росы (g) показатель изоэнтропы (h) энтальпия (i) скорость акустической волны (fl вязкость   3.4.3Обороты 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 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.   3.5.2Необходимо поддерживать согласованность между коэффициентами объемного расхода для условий проведения испытаний и для заданных условий для каждого из каскадов, которые участвуют в расчете. Значения допустимых отклонений для указанных коэффициентов приведены в Табл. 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 также изложены в уравнении на Рис. 3.2.

		Каскад 2
	Каскад 1			Каскад 3

Где: Подстрочный индекс 1 = Вход на Каскад 1 по размерам фланца 2 = Выход с каскада 1, рассчитанный по размерам перед параллельным потоком 3 = Вход на Каскад 2, расчитанный по размерам фланца	Подстрочный индекс 4 = Расчётный вход (со смешением) на Каскад 2 5 = Выход с каскада 2, рассчитанный из внутренних размеров перед параллельным потоком 6 = Вход на Каскад 3 по размерам фланца	Подстрочный индекс 7 = Расчётный вход на Каскад 3 8 = Выход с каскада 3, рассчитанный по размерам фланца
РИСУНОК 3.2 ТИПОВЫЕ МНОГОКАСКАДНЫЕ КОМПРЕССОРЫ С БОКОВОЙ ЗАГРУЗКОЙ

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.   3.5.7Рекомендуется, 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 3.6.1Используемый испытательный газ должен полностью соответствовать требованиям местного законодательства и надлежащим принципам ведения работ с учетом взрывоопасности и/или токсичности газа.   3.6.2Необходимо 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.   3.6.3Сторона, 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. 3.7 ТРУБОПРОВОДЫ 3.7.1Более детальная информация касательно расположения трубопроводов обвязки, необходимых для проведения испытаний согласно настоящей Методике представлена в Разделе 4. Для удобства пользователя, также дано описание допустимых альтернатив. Решение, приемлемое с точки зрения превалирующих условий проведения испытания, должно быть принято, его обоснование должно содержаться в протоколе испытаний. В случае необходимости определения choke point, следует соблюдать осторожность в том, чтобы гарантировать, что прирост давления в компрессоре превышал сопротивление системы. 3.7.2В Разделе 4 дано описание трубопроводов с минимальными длинами прямых участков на входе, выходе и обеих сторонах агрегатов с потоками. В тех случаях, когда компрессоры считаются набором отдельных каскадов, требования в части трубопроводов должны распространяться на каждый из каскадов. Указанные трубопроводы между каскадами могут не существовать в реальной конструкции.

РИСУНОК 3.3 ДОПУСТИМЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ЧИСЛА МАХА ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ КОМПРЕССОРОВ

Когда такие трубопроводы не существуют, Стороны, участвующие в проведении испытаний, должны прийти к взаимному соглашению в части: (a) установки дополнительных трубопроводов между каскадами (b) выполнения измерений в доступном пространстве. Необходимо тщательно изучать каждый случай наличия отступлений в части точности измерений и его влияние на конечную цель проведения испытаний. (c) съема узлов, таких как внешние теплообменники, и их замены на требуемые трубопроводы. В случае выбора этой альтернативы, важно, чтобы съем узлов оказывал пренебрежимо малое влияние на потоки, входящие и выходящие из каскада, чтобы, таким образом, не повлиять на рабочие параметры каскада.   3.7.3Когда рабочие характеристики и величина падения давления внешнего промежуточного охладителя известны для заданных рабочих условий, или определены с помощью отдельного испытания, допускается проведение испытаний компрессора отдельными каскадами и выполнение расчета суммарных характеристик с помощью метода, изложенного в Разделе 5.   3.7.4 В случае проведения испытаний с закрытым контуром, необходимо выполнить оценку максимальной величины достигаемого давления и максимальной тепловой нагрузки.

Трубопроводы и охладитель на участке от выхода с компрессора до дроссельного клапана должны быть спроектированы таким образом, чтобы учитывать величину максимального давления плюс коэффициент запаса прочности, кроме того, охладитель должен быть спроектирован таким образом, чтобы эффективно рассеивать максимальную тепловую нагрузку. В целях придания системе дополнительной производительности, может потребоваться увеличение длина трубопроводов свыше минимально необходимой. Необходимо учесть расширение трубопроводов, кроме того, конструкция трубопроводов должна иметь уровень прочности, достаточный для того, чтобы выдерживать нагрузки, сообщаемые системе при помпаже компрессора. 3.8 СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ   Контрольно-измерительные приборы, используемые при проведении испытаний, должны быть выбраны, откалиброваны и установлены в соответствии с требованиями Раздела 4. 3.9 ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ИНСПЕКЦИЯ Любая из сторон может быть заинтересована в проведении предварительной инспекции перед испытаниями. См. PTC 1 для получения дополнительной информации.

РИСУНОК 3.4 ДОПУСТИМЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ЧИСЛА МАХА ДЛЯ ОСЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ

3.10 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ЗАПУСК 3.10.1 Компрессор должен работать достаточное количество времени при требуемых условиях для того, чтобы продемонстрировать приемлемость работы с точки зрения механических свойств системы, а также устойчивость показаний замеров, которые будут выполнены во время испытаний. Необходимо извлекать предварительные данные для того, чтобы ознакомить с ними персонал, задействованный в проведении испытаний, подтвердить нормальное функционирование всей контрольно-измерительной аппаратуры, а также для того, чтобы удостовериться в том, что отклонения от показаний укладываются в границы, приведенные в Табл. 3.4. 3.10.2Замеры всеми средствами измерения, которые участвуют в испытаниях, должны быть также осуществлены во время предварительного запуска. Обычно, они включают в себя следующие замеры: (a) давление на входе (b) температура на входе (c) относительная влажность или температура по смоченному термометру, если атмосферный воздух выбран в качестве испытательного газа (d) давление на выходе (e) температура на выходе и/или входная мощность на валу (f) давления и температуры flow device (g) обороты (h) температуры на входе и на выходе из охладителя, со стороны газа и охлаждающего вещества, если данное условие применимо

(i) температуры смазочного материала, на входе и на выходе с подшипников, уплотнений, коробки приводов, если данное условие применимо (j) расходы охлаждающего вещества и смазочного материала, если данное условие применимо (k) барометрическое давление (I) анализ газа, если атмосферный воздух не был выбран в качестве испытательного газа (m) время   3.10.3Необходимо осуществить ряд расчетов с использованием предварительных результатов испытаний для того, чтобы удостовериться в правильности выбранных режимов оборотов при испытаниях, в достижимости испытательных параметров, заложенных в Табл. 3.1 или 3.2 (в зависимости от конкретного случая), и в разумности заложенных характеристик агрегата.   3.10.4Предварительный запуск может рассматриваться в качестве этапа испытаний в том случае, если он полностью соответствует всем требованиям испытаний.   3.11 ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ 3.1 1.1В ходе испытаний компрессор должен работать при требуемых условиях достаточно продолжительное отрезок времени, чтобы продемонстрировать, что все переменные стабилизировались.   3.11.2После стабилизации переменных, технический персонал должен снять первую серию показаний с наиболее важных контрольно-измерительных приборов.