Статья опубликована в рамках: XXIII-XXIV Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 18 сентября 2014 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Технологии

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Чуйкин Е.П. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ СЕПАРИРОВАНИЯ НЕФТИ // Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ: сб. ст. по мат. XXIII-XXIV междунар. студ. науч.-практ. конф. № 8-9(23). URL: http://sibac.info/archive/technic/8-9(23).pdf (дата обращения: 16.10.2019)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ  УСТАНОВКА  ДЛЯ  СЕПАРИРОВАНИЯ  НЕФТИ

Чуйкин  Егор  Петрович

студент  3  курса,  кафедра  электротехники  и  электрических  машин  КубГТУ,  РФ,  г.  Краснодар

E-mail egor-1994@bk.ru

Копелевич  Леф  Ефимович

научный  руководитель,  канд.  техн.  наук,  доцент  КубГТУ,  РФ,  г.  Краснодар

 

Сепарирование  нефти  необходимо  для  очистки  сырой  нефти  от  различных  примесей.  Нефтегазовые  сепараторы  служат  для  получения  нефтяного  газа,  используемого,  как  ценное  сырье;  уменьшения  перемешивания  нефтегазоводяного  потока,  снижения  гидравлических  сопротивлений  в  трубопроводах;  разложения  и  отделения  от  нефти  образовавшейся  пены;  предварительного  отделения  воды  от  нефти.  Полученный  продукт  используют  в  качестве  топлива,  а  отходы  в  виде  масел  и  других  полезных  веществ  [3].

           Приведем  классическую  схему  сепарирования  нефти  (рис.  1).  Для  процесса  сепарации  необходима  определенная  температура  продукта  (нефти).

 

Рисунок  1.  Классическая  схема  сепарирования

 

На  рисунке  2  показана  упрощенная  схема  сепаратора,  где  1  и  3  —  подшипники,  2  —  ось,  5  —  редуктор,  6  —  электродвигатель,  7  —  трубопровод  выхода  осадка,  8  —  барабан,  9  —  кожух. 

 

Рисунок  2.  Кинематическая  схема  классического  сепаратора

 

Для  уменьшения  энергопотребления  предлагается  использовать  сепаратор  совмещенной  конструкции  (рис.  5),  когда  цепочку:  статор  асинхронного  двигателя  (А-Д),  ротот  А-Д,  редуктор,  вал,  барабан,  —  заменяют  на  киниматическую  цепочку:  статор  А-Д,  ось  вращения  барабана.  Барабан  в  такой  конструкции  выполняет  две  функции:  1)  устройство,  где  осуществляется  процесс  сепарирования;  2)  барабан-массивынй  ротор  А-Д.  При  упрощении  киниматической  схемы  появляеться  возможность  использовать  потери  в  статоре  на  нагрев  продукта  сепарирования  и  в  роторе-барабане  [4,  6].

На  рисунке  3  показана  схема  совмещенной  конструкции  сепаратора,  где  1  и  3  —  подшипники,  2  —  ось,  4  —  магнитопровод  статор,  5  —  редуктор,  6  —  электродвигатель,  7  —  трубопровод  выхода  осадка,  8  —  барабан,  9  —  кожух,  10  —  обмотка  статора,  11  —  трубопровод  [1—2].

 

Рисунок  3.  Упрощенная  схема  совмещенной  конструкции  сепаратора

 

Цель  работы:

Сократить  электропотребление  при  сепарации.

Сырая  нефть  подогревается  в  подогревателе  до  температуры  ниже  температуры  сепарирования,  после  чего  проходит  через  трубопровод  (11),  который  намотан  вокруг  статора  (4)  ,  где  за  счет  тепловыделения,  в  обмотке  статора  (10)  и  магнитопроводе  статора  (4),  подогревается.  Из  трубопровода  подогретый  продукт  попадает  в  барабан,  где  происходит  дополнительный  подогрев  нефти,  и  процесс  разделения  исходного  продукта  на  очищенную  нефть  и  осадок.  Таким  образом,  подогреватель  затрачивает  меньше  энергии  на  подогрев  исходной  нефти,  чем  при  классической  схеме  [5]. 

Для  определения  эффективности  новой  конструкции  необходимо  определить  количество  электроэнергии,  затраченной  на  сепарирование  классическим  способом,  и  количество  электроэнергии,  затраченое  на  сепарирование  через  совмещенную  конструкцию.

Таблица  1. 

Расчеты  классического  сепаратора

Название

Обозначение

Тип  сепаратора

размерность

   

СЛ-1

СЛ-3

СЛ-5

 

Удельная  теплоемкость  нефти

Сн

0,50

0,50

0,50

ккал/(кг  *˚С)

масса  нефти  проходящей  через  сепаратор  за  1  час

mн

2  001,65

4  697,75

10  212,50

кг

Производительность  сепаратора

Q

2,45

5,75

12,50

м³/ч

Номинальная  мощность  двигателя

Pдв

2,20

5,50

15,00

кВт

КПД  двигателя

ƞдвиг

0,89

0,90

0,91

 

Потребляемая  мощность  двигателем

P1двиг

2,47

6,11

16,48

кВт

Начальная  температура  нефти

tнач

9,00

9,00

9,00

˚С

Температура  сепарирования  нефти

tсеп

65,00

65,00

65,00

˚С

Энергия  идущая  на  подогрев  нефти

Wсеп

65  013,59

152  582,92

331  702,00

Вт*ч

Потребляемая  энергия  двигателем  сепаратора

W1дв

2,47

6,11

16,48

кВт*ч

Потребляемая  энергия  установкой  сепаратора

ΔWпотр

70,91

166,72

365,64

кВт*ч

Тариф  электроэнергии

T

3,62

3,62

3,62

руб\кВт*ч

Затраты  на  сепарирование

 

256,68

603,54

1323,63

руб.

 

Для  того  чтобы  уменьшить  затраты  электроэнергии  при  сепарировании,  предлагаем  заменить  классический  сепаратор  на  усовершенствованную  конструкцию.  Применение  этой  конструкции  предполагает  уменьшение  затрат  электроэнергии  на  нагревание  нефти  теплообменником,  и  дополнительный  подогрев  нефти  благодаря  тепловыделению  статора  и  ротора.

 

Рисунок  4.  Усовершенствованная  схема  сепарирования

 

В  [2]  проведены  расчеты  по  подогреву  нефти  в  статоре.  Узнаем  сколько  тепла  статор  сможет  отдать  сепарируемому  продукту,  протекающему  через  нагревательные  трубки  «окутывающие»  магнитопровод  и  обмотки  статора.

Проведем  расчёты  для  ротора  (какое  количество  тепла  ротор  передает  на  нагревание  исходного  продукта).

Количество  энергии  выделяемой  в  роторе-барабане,  которое  может  идти  на  подогрев  нефти,  рассчитывается  по  аналогичной  методике,  что  и  тепловыделение  в  статоре.

Полученные  данные  систематизируем  и  объединим  в  итоговую  таблицу  2  для  усовершенствованной  конструкции,  где  увидим:

·     затраты  на  создание  сепаратора  совмещенной  конструкции  окупятся  раньше,  чем  через  год;

·     затраты  на  потребление  электроэнергии  уменьшаться,  что  приведет  к  экономии  средств.

Таблица  6. 

Энергопотребление  усовершенствованной  конструкции  сепаратора  .

Наименование  показателя

ед.изм.

Тип  сепаратора

   

СЛ-1

СЛ-3

СЛ-5

Потребление  эл.энергии  двигателем

кВт*ч

3,14

7,86

21,43

Потребление  эл.энергии  нагревателем

кВт*ч

62,54

115,48

56,44

Полное  потребление  электроэнергии  сепарируемой  установкой

кВт*ч

65,68

123,34

77,87

Тариф  на  эл.энергию

руб./кВт*ч

3,62

3,62

3,62

Стоимость  потребленной  эл.энергии  за  час.

тыс.руб.

0,24

0,45

0,28

Число  часов  работы  сепаратора  в  год

час.

4  655,61

3  967,39

3  650,00

Количество  работающих  параллельно  сепараторов

шт.

4,00

2,00

1,00

Количество  сепарируемой  нефти

кг/год

36  500  000,00

36  500  000,00

36  500  000,00

производительность

м³/ч

2,45

5,75

12,50

Полное  потребление  электроэнергии  установкой  за  год

кВт*ч

305  788,69

489  330,75

284  209,34

Стоимость  потребленной  эл.энергии  за  год

тыс.руб.

1  106,96

1  771,38

1  028,84

Экономия  эл.энергии

кВт*ч

24  328,06

172  131,41

1  050  389,50

Экономия  эл.энергии

тыс.руб.

88,07

623,12

3  802,41

 

Список  литературы:

1.Гайтов  Б.Х.,  Семенко  Л.П.,  Копелевич  Л.Е.,  Косолапов  А.В.  Двигатель-сепаратор  //Информационный  листок  №  36—85.  //Краснодарский  ЦНТИ.  Краснодар,  1985  —  с.  4.

2.Копелевич  Л.Е.  Электромагнитные  и  тепловые  переходные  процессы  в  асинхронных  двигателях  с  переменными  параметрами//  Электрические  машины;  Краснодар  1989  —  13  с.

3.Лутошкин  Г.С.  Сбор  и  подготовка  нефти,  газа  и  воды.  М.:  ООО  ТИД  «Альянс»,  2005.  —  с.  319. 

4.Молчанов  Г.В.,  Молчанов  А.Г.  Машины  и  оборудование  для  добычи  нефти  и  газа.  Учебник  для  ВУЗов.  М.:  Недра,  1984  —  464  с.

5.Тронов  В.П.  Сепарация  газа  и  сокращение  потерь  нефти.  Казань:  «Фэн»,  2002.  —  408  с.

6.Чичеров  Л.Г.  Нефтепромысловые  машины  и  механизмы.  /  Учебное  пособие  для  вузов.  М.:  Недра,  1983.  —  312  с. 

Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий