Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: Научного журнала «Студенческий» № 32(160)

Рубрика журнала: Технические науки

Секция: Машиностроение

Скачать книгу(-и): скачать журнал часть 1, скачать журнал часть 2

Библиографическое описание:
Пастухова А.А. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ И УЧАСТКА ГАЗОПРОВОДА // Студенческий: электрон. научн. журн. 2021. № 32(160). URL: https://sibac.info/journal/student/160/226719 (дата обращения: 28.11.2021).

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ И УЧАСТКА ГАЗОПРОВОДА

Пастухова Анна Александровна

студент, кафедра «Тепловые двигатели и установки», Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова,

РФ, г. Ижевск

Научный руководитель Макаров Сергей Сергеевич

д-р. техн. наук., доц., Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова,

РФ, г. Ижевск

АННОТАЦИЯ

В работе рассмотрены результаты исследования эксплуатационных параметров совместной работы компрессорной станции и участка газопровода. Произведен анализ результатов параметрического исследования транспортируемого газа на модельном участке магистрального газопровода.

 

Ключевые слова: компрессорная станция, реконструкция, замена, газоперекачивающие агрегат, параметры перекачки газа.

 

В условиях реконструкции компрессорных станций важное значение приобретают задачи, связанные с выбором и использованием наиболее эффективного вида газоперекачивающих агрегатов, максимальным использованием теплоты отходящих газов при работе ГПА с газотурбинным приводом, развитием и широким использованием методов технической диагностики для повышения эффективности работы газоперекачивающих агрегатов, определением сроков проведения необходимых видов ремонтов, замены изношенного и морально устаревшего оборудования на новое — наиболее эффективное [1].

ГПА-32 «Ладога» — ключевое звено в рамках стратегической программы по реконструкции газопроводной системы России. Это новая высокоэффективная установка, разработанная для российского рынка на основе базового семейства газотурбинной установки MS5002, которое успешно эксплуатируется на многих компрессорных станциях в России.

Так, была произведена замена на новые ГПА – 32 на таких компрессорных станциях, как: «Малоперанская», «Интинская», «Сынинская» и «Чикшинская» (республика Коми), «Грязовецкая» (Вологодская область) и «Русская» (г.Анапа). Прежде всего, следует отметить высокую эффективность установки с КПД 36%, сочетающейся с положительными экологическими показателями, являющимися практически образцовыми. Низкая эмиссия вредных выбросов достигнута за счет рациональной организации процесса сжигания топлива в камере сгорания. Мощность в 32 МВт делает установку весьма востребованной в качестве привода нагнетателя природного газа для магистральных газопроводов ОАО «Газпром».

Для проведения исследования эксплуатационных параметров совместной работы компрессорной станции и участка газопровода выбран участок газопровода длиной L, который условно разбит на участки одинаковой длины Δх, каждый из которых имеет следующие характеристики:

Принято, что

  1. параметры газа в пределах ячейки длиной Δх не изменяются;
  2. газ идеальный;
  3. температура газа описывается формулой Шухова с коэффициентом α.

Математическая модель газопровода в соответствии с рассмотренной схематизацией будет содержать следующие уравнения [2]:

Модель позволяет, задав независимую переменную х, вычислить изменения всех параметров модели. Параметры модели взаимосвязаны между собой, поэтому их изменения в зависимости от переменной х рассчитываются с применением цикла.

Исходные данные принимаем следующие:

  1. Скорость потока газа на входе  ГТН-25/76    
  2. Молярная масса газа
  3. Удельная газовая постоянная
  4. Удельная газовая постоянная
  5. Начальное давление
  6. Температура газа  для ГТН-25/76  для ГПА-32
  7. Температура стенки трубы
  8. Протяженность участка трубы
  9. Количество расчетных участков
  10. Диаметр трубы
  11. Коэффициент
  12. Удельная теплоемкость газа
  13. Динамическая вязкость газа

Задачей параметрического анализа является оценка влияния исходных характеристик агрегатов (ГТН – 25/76 и ГПА – 32) на распределения параметров перекачиваемого газа по трубопроводу [3].

Плотность падает пропорционально давлению: при ГТН-25/76 плотность газа и его давление снижается в 1,5 раза, для ГПА-32 плотность газа и его давление снизилось в 2,9 раза. (рисунок 1, 2).

 

а) ГТН-25/76                                             б) ГПА – 32

Рисунок 1. Изменение давления на участках трубопровода

 

а) ГТН-25/76                                             б) ГПА – 32

Рисунок 2. Изменение плотности газа на участках трубопровода

 

Уменьшение плотности газа вследствие его расширения за счет падения давления (потери энергии на преодоление сил трения) приводит к увеличению скорости его движения при неизменном диаметре. Так, при моделировании различных режимов работы магистрального трубопровода можно определить эффективность того или иного оборудования путем анализа динамики скорости газа на исследуемом участке.

Если мы проанализируем динамику скорости, то заметим, что на исследуемом участке конечная скорость движения газа в 2,4 раза выше при ГПА-32, чем при ГТН-25/76 (рисунок 3).

а) ГТН-25/76                                             б) ГПА – 32

Рисунок 3. Изменение скорости газа на участке трубопровода

 

Скорость газа меняется нелинейно, поэтому определить конкретную скорость газа на конкретном участке трубопровода можно только графическим способом. При увеличении числа исследуемых участков график будет более точным.

Скорость газа прямо пропорциональна его перекачанному объему. При изменениях режима работы КС, а именно при изменении температуры (см. рисунок 4) конечная скорость газа будет выше при работе с ГПА – 32, что говорит о больших объемах перекачанного газа или, другими словами, о большей производительности установки.

 

а) ГТН-25/76                                             б) ГПА – 32

Рисунок 4. Изменение температуры газа на участках трубопровода

 

При расчете режима работы компрессорной станции с установленными на ней агрегатами ГТН-25/76 в сравнении с ГПА-32 «Ладога» обосновано увеличение располагаемой мощности на 12%, исходя из характеристик центробежного компрессора (нагнетателя), что приводит к возможности большего объема перекачки газа по магистральному газопроводу.

 

Список литературы:

  1. Козаченко, А.Н. Эксплуатация компрессорных станций магистральных газопроводов. - М.: Нефть и газ, 2012. - 463 с.
  2. Ходырев А.И. Компьютерное моделирование работы оборудования с применением пакета MathCAD: Учебное пособие по дисциплине «Основы компьютерного моделирования». – М.: РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, 2017. – 139 с.
  3. Поршнев С.В. Компьютерное моделирование физических процессов с использованием пакета MathCAD. Учебное пособие. – М.: Горячая линия - Телеком, 2002. – 251 с.

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом