авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Повышение энергоэффективности систем охлаждения газа на компрессорных станциях

-- [ Страница 1 ] --

УДК 622.691.4.052.006.004.53

На правах рукописи

Беркутов Руслан Анварович

ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗА НА КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЯХ

Специальность 25.00.19 - Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа 2010

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тюменский государственный архитектурно-строительный университет».

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Степанов Олег Андреевич

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Абдуллин Рафиль Сайфуллович

- кандидат технических наук, профессор

Бахмат Геннадий Викторович

Ведущая организация - ООО «ТюменьНИИгипрогаз»

Защита диссертации состоится «16» декабря 2010 г. в 900 на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР») по адресу: 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «ИПТЭР».

Автореферат разослан «15» ноября 2010 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук Л. П. Худякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В настоящее время топливно-энергетический комплекс (ТЭК) является одной из устойчиво работающих производственных отраслей российской экономики. Он оказывает влияние на состояние и перспективы развития национальной экономики, обеспечивая: около 1/4 производства ВВП, 1/3 объема промышленного производства и доходов консолидированного бюджета России, примерно половину доходов федерального бюджета, экспорта и валютных поступлений, а лидирующие позиции в ТЭК страны занимает газовая промышленность.

В газовой промышленности с целью повышения эффективности ее функционирования предусматривается внедрение новейших достижений научно-технического прогресса, связанных с использованием прогрессивных технологий бурения, добычи, транспортировки и переработки газа, совершенствованием газотранспортной системы, повышением энергоэффективности транспорта газа, размеров, систем аккумулирования его запасов, а также технологий сжижения газа.

Все эти меры предусматривают дальнейшее увеличение стоимости единицы природного газа как для внешнего, так и для внутреннего рынка. Следовательно, вопрос об энергосбережении для газовой отрасли остается наиболее актуальным.

Модернизация газотранспортной системы предусматривает создание высоконадежных коррозионно-стойких труб для магистральных газопроводов, использование новейших энергосберегающих технологий утилизации теплоты дымовых газов ГТУ, а также оптимизацию режимов работы систем охлаждения и компримирования газа.

Для повышения энергетической эффективности систем охлаждения газа необходимо обоснование периодичности и применение экономичного способа чистки оребренных поверхностей. В настоящее время отсутствуют методики, учитывающие изменение тепловых характеристик аппаратов воздушного охлаждения (АВО) по мере загрязнения поверхностей теплообменных труб, определяющих численное значение и динамику развития загрязнений. Для решения оптимизационных задач и управления режимами работы парка АВО необходимо создание методики определения оптимальной глубины охлаждения газа в зависимости от колебаний параметров газа и воздуха, а также разработка критериев оценки тепловой и энергетической эффективности аппаратов.

Целью диссертационной работы является повышение энергоэффективности и снижение эксплуатационных затрат в системах охлаждения газа на компрессорных станциях магистральных газопроводов.

Основные задачи исследований

  • разработка дополнительных критериев оценки эффективности АВО и их определение при загрязнении наружных поверхностей;
  • разработка метода расчета оптимальной глубины охлаждения газа при номинальных режимах работы газопровода для снижения эксплуатационных затрат;
  • разработка опытно-промышленной установки гидродинамической чистки загрязненных поверхностей и определение периодичности их очистки с наибольшим экономическим эффектом.

Методы исследований. Решение поставленных задач осуществлялось путем теоретических и экспериментальных исследований, для которых использовались статистические данные и информация, полученная с помощью стандартных средств и методов измерений в условиях эксплуатации. Эксперименты проведены на промышленных объектах. Обработка данных произведена с применением математической статистики, теории вероятностей и вычислительной техники.

Научная новизна

  • получены полуэмпирические уравнения для расчета коэффициента эффективности ребра с учетом поправочного коэффициента в зависимости от температуры наружного воздуха для основных типов АВО газа;
  • предложен метод прогнозирования динамики развития загрязнений оребренных поверхностей методом корреляционно-регрессионного анализа диспетчерских данных;
  • разработаны дополнительные критерии оценки тепловой, энергетической и экономической эффективности работы системы охлаждения газа в условиях эксплуатации с учетом загрязнений оребренных поверхностей теплообмена;
  • разработан метод определения оптимальной глубины охлаждения газа, учитывающий технологические характеристики силового оборудования и экономические показатели.

Основные защищаемые положения. Критериальные зависимости оценки тепловой, энергетической и экономической эффективности аппаратов воздушного охлаждения газа на КС МГ. Методы прогнозирования динамики развития загрязнений оребренных поверхностей, их влияние на характеристики АВО и способы борьбы с ними.

Практическая ценность работы.

  • разработан метод расчета периодичности чистки и экономического эффекта;
  • даны рекомендации по выбору оборудования и проведению очистки оребренных поверхностей теплообмена АВО гидродинамическим методом и реализованы на КС-11 Богандинского ЛПУ МГ ООО «Газпром трансгаз Сургут», доказана высокая эффективность данного способа;
  • предложена блок-схема программного обеспечения, позволяющего принимать оперативные решения по изменению режимов работы вентиляторов АВО с целью достижения оптимальной глубины охлаждения газа и максимального экономического эффекта.

Апробация работы

Основные положения диссертации доложены и обсуждены на:

  • Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Проблемы теплоэнергетики» (Челябинск, 2008; 2009 гг.);
  • Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири» (Тюмень, 2008; 2009 гг.);
  • Всероссийской научно-практической конференции и выставке студентов, аспирантов и молодых ученых «Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» (Екатеринбург, 2008г.);
  • Всероссийской конференции «Молодежная наука и инновации» (Челябинск, 2008 г.);
  • Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы трубопроводного транспорта Западной Сибири» (Тюмень, 2009 г.);
  • Нефтегазовый форум. XVIII Международная специализированная выставка «Газ. Нефть. Технологии - 2010» (Уфа, 2010 г.).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 2 статьи в реферируемых изданиях по списку ВАК.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и семи приложений; содержит 173 страницы машинописного текста, в том числе 25 таблиц, 36 рисунков. Список использованной литературы включает 126 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель и основные задачи, научная новизна и практическая ценность результатов проведенных исследований.

В первой главе дан обзор основных видов и конструкций АВО, способы повышения тепловой эффективности аппаратов (чистка внутренних и наружных поверхностей, совершенствование поверхности и компоновки теплообменных труб) и особенности эксплуатации аппаратов в нестационарных режимах работы.

Проведен анализ отечественных и зарубежных публикаций, посвященных различным аспектам промышленной эксплуатации теплообменного оборудования в системе магистрального транспорта газа. Вопросами охлаждения газа занимались научно - исследовательские, проектные организации и учебные заведения: ВНИИГАЗ, ВНИИНЕФТЕМАШ, ГИПРОСПЕЦГАЗ, ВНИПИТРАНСГАЗ, ЮЖНИИГИПРОГАЗ, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, УГНТУ, СОЮЗГАЗПРОЕКТ, ГУП «ИПТЭР», ТюмГНГУ и др. Теоретическим исследованиям и основам проектирования газопроводов большой пропускной способности с центробежными нагнетателями и охлаждением газа после них на КС МГ посвящены работы Р.Н. Бикчентая, З.Т. Галиуллина, М.А. Жидковой, А.А. Жукаускаса, С.В. Карпова, В.И. Кочергина, Б.Л. Кривошеина, О.А. Степанова, И.Е. Ходановича, А.В. Чиркина, М.М. Шпотаковского и других авторов. Вопросам увеличения теплоотдачи АВО и оптимальной глубины охлаждения газа посвящены работы Н.А. Гарриса, Ф.Ф. Абузовой, И.Р. Байкова, В.М. Кейса, В.Б. Кунтыша, А.Л. Лондона, В.А.Маланичева, О.Л. Миатова, A.M. Типайлова, П.А. Аксенова, Н.В. Дашунина, Ю.В. Забродина и др.

Рассмотрены различные способы очистки оребренных поверхностей теплообмена АВО (пароструйная и пескоструйная чистка, промывка из брандспойтов, продувка воздухом) и промывка с использованием чистящих растворов. Найден экономичный способ чистки оребренных труб высоконапорным гидродинамическим методом. Установлено, что для его применения необходимо экспериментальное подтверждение эффективности процесса и обоснование периодичности чистки.

Во второй главе автором исследованы методики гидравлического и тепловых расчетов аппаратов воздушного охлаждения.

Существующие в настоящее время методики расчетов АВО (ВНИИГАЗа, ВНИИнефтемаша, А.А. Жукаускаса и В.Б. Кунтыша) не учитывают промышленные условия эксплуатации. Для учета влияния на теплообмен загрязнений наружных оребренных поверхностей аппаратов в зависимость для определения коэффициента теплопередачи автором введено значение термического сопротивления:

; (1)

где - тепловое сопротивление загрязнений оребренной поверхности, .

Особенностью расчета АВО, по сравнению с другими типами теплообменных аппаратов, является определение коэффициента эффективности ребра , который представляет собой отношение отводимого им теплового потока к тому тепловому потоку, который отвело бы такое же ребро с бесконечно большой теплопроводностью и постоянной температурой всей поверхности, равной температуре в основании.

В работе автором проведен сравнительный анализ экспериментальных данных с расчетными значениями по трем зависимостям (графической, от критерия Био, Жукаускаса). В ряде случаев величина невязки достаточно велика (до 26 %), это объясняется как погрешностью эксперимента, так и наличием загрязнений наружных поверхностей теплообмена.

Учитывая приоритетность использования зависимости от критерия Био, введено значение поправочного коэффициента:

(2)

где - безразмерный поправочный коэффициент, учитывающий отношение коэффициента эффективности ребра полученного Жукаускасом А.А. к зависимости эффективности ребра от критерия Био при аналогичных условиях.

Значения поправочных коэффициентов для четырех типов аппаратов приведены на рисунках 1-4.

 Зависимость поправочного коэффициента от температуры наружного воздуха-8 Зависимость поправочного коэффициента от температуры наружного воздуха-9

Рисунок 1 - Зависимость поправочного коэффициента от температуры наружного воздуха для АВО «Ничимен»

Рисунок 2 - Зависимость поправочного коэффициента от температуры наружного воздуха для АВО «Хадсон»

 Зависимость поправочного коэффициента от температуры наружного воздуха-10 Зависимость поправочного коэффициента от температуры наружного воздуха-11

Рисунок 3 - Зависимость поправочного коэффициента от температуры наружного воздуха для АВО «Крезо-Луар»

Рисунок 4 - Зависимость поправочного коэффициента от температуры наружного воздуха для 2АВГ-75С



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.