Наукові основи удосконалення турбокомпресорних установок з газотурбінним приводом

Аналіз особливостей робочих процесів і конструкції блоково-комплектних турбокомпресорних установок з метою структуризації транспортних систем. Системний аналіз ефективності роботи агрегатів і установок різного призначення потужністю 6,3 і 16 МВт.

Рубрика Производство и технологии
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 14.09.2015
Размер файла 155,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МАШИНОБУДУВАННЯ ім. А.М. Підгорного

УДК 621.515: 62-843.8

НАУКОВІ ОСНОВИ УДОСКОНАЛЮВАННЯ ТУРБОКОМПРЕСОРНИХ УСТАНОВОК З ГАЗОТУРБІННИМ ПРИВОДОМ

Спеціальність 05.05.16 - турбомашини та турбоустановки

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

Парафійник Володимир Петрович

Харків 2008

Дисертація є рукопис.

Робота виконана в СКБ турбокомпресорних машин ВАТ "Сумське машинобудівне науково-виробниче об'єднання ім. М.В. Фрунзе" (СМНВО).

Науковий консультант - доктор технічних наук, професор Шубенко Олександр Леонідович, Інститут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України, завідувач відділу оптимізації процесів і конструкцій турбомашин.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, член-кореспондент НАН України Клименко Віктор Миколайович, Інститут прикладних досліджень в енергетиці, директор;

доктор технічних наук, професор Сімбирський Дмитро Федорович, Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського "ХАІ", кафедра конструкції авіаційних двигунів, професор;

доктор технічних наук, професор Ільченко Борис Самуїлович, Харківська національна академія міського господарства, кафедра теплових і газових систем, професор.

Захист відбудеться "29" січня 2009р., о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.180.02 в Інституті проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України за адресою: 61046, м. Харків, вул. Дм. Пожарського, 2/10.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту проблем машинобудування ім.А.М. Підгорного НАН України за адресою: 61046, м.Харків, вул. Дм. Пожарського, 2/10.

Автореферат розісланий "26.."......12.… 2008 г.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради

доктор технічних наук О.Е. Ковальский

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Компресорне устаткування з газотурбінним приводом (ГТП) на підприємствах газової і нафтової промисловості відноситься до основного технологічного обладнання і забезпечує функціонування ГТС, процесів видобування і переробки нафти і конденсату. Технічний рівень устаткування і показники його ефективності формуються на стадії його розробки. Однак традиційні методи аналізу і проектування компресорного устаткування не дозволяють досить обґрунтовано вибирати його технологічні параметри.

Робочий процес блоково-комплектних ТКУ є сукупністю процесів різноякісних в енергетичному відношенні: перетворення хімічної енергії палива в механічну енергію ГТП, механічної енергії приводу в енергію стиснутого газу, охолодження і сепарація двофазної суміші, утилізація теплоти вихлопних газів (ТВГ). Для таких установок відсутні інтегральні критерії їхньої ефективності. ММ, що базуються на першому і другому законах термодинаміки і які забезпечують системний аналіз технологічних процесів (ТП), що відбуваються в ТКУ, також відсутні.

Характер залежностей ККД відцентрових компресорів (ВК) і ГТД, що є основою ТКУ, від продуктивності ВК або потужності ГТД принципово різний. В той же час поняття оптимального режиму роботи ТС, створюваної на їхній основі, не сформульовано. Таким чином існує необхідність дослідження схем ТКУ до початку робіт з конструювання устаткування з використанням комплексних ММ, що створюються на основі системного підходу і ексергетичного методу аналізу. При цьому стає можливим вибір оптимальних характеристик устаткування ТКУ, а також режимів їхньої роботи. Цим забезпечується формування науково-методичних основ удосконалювання і створення високоефективного блоково-комплектного компресорного устаткування і визначається актуальність виконаної роботи.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Сьогочасна робота виконувалася відповідно до тематичних планів науково-дослідних і дослідно-конструкторських робіт Сумської філії СКБ по створенню повітряних і газових турбохолодильних машин (м. Москва), ВНДІкомпресормаш Сумського машинобудівного науково-виробничого об'єднання (СМНВО), СКБ турбокомпресорних машин СМНВО, планами освоєння і серійного виробництва газотранспортного устаткування в СМНВО, що передбачалося постановами Ради Міністрів СРСР від 21.05.1979р. №463 "Про розробку і виготовлення устаткування для магістральних газопроводів високого тиску", постановою Державного комітету науки і техніки при Раді Міністрів СРСР і Держплану СРСР від 29.12.81р. №512/271 (проблема О.Ц.006, з.02.08), постановою ДКНТ від 31.12.81р. №178/527, постановами ЦК КПРС і Ради Міністрів СРСР від 29.06.1981р. №610 "Про заходи по збільшенню в 1981-1985р.р. виробництва газоперекачувальних агрегатів для компресорних станцій магістральних газопроводів", від 2.08.84р. №821, а також від 20.08.85р. №797, комплексною цільовою програмою Міністерства машинобудування, військово-промислового комплексу і конверсії України "Розвиток турбокомпресорів в Україні" (договір №51, 1993-1995р.р.), планами нової техніки і оргтехзаходів по розвитку СМНВО в 1978-1991р.р., а також бізнес-планами технічного розвитку СМНВО в 2001-2005р.р., у яких здобувач був науковим керівником або виконавцем робіт, а також здійснював їх координацію при виконанні багатопланових досліджень і розробок.

Мета і завдання дослідження. Метою сьогочасного дослідження є створення науково-методичних основ удосконалювання ТКУ на основі системного аналізу схем блоково-комплектних компресорних установок, створюваних на основі ВК і конвертованих ГТД потужністю від 6,3 до 25МВт.

Поставлена мета досягається шляхом вирішення наступних завдань:

- аналіз особливостей робочих процесів і конструкції блоково-комплектних ТКУ з метою структуризації ТС і розробки на цій основі ММ робочого процесу установки;

- аналітичне і експериментальне дослідження елементів компресорних агрегатів і установок з метою отримання початкових даних при створенні комплексних ММ, створення і удосконалювання агрегатів і установок;

- створення комплексних ММ робочого процесу блоково-комплектних ТКУ, що використовуються для аналізу технологічних режимів їх роботи і оцінки ефективності із залученням ексергетичного методу аналізу;

- верифікація ММ на прикладі натурного зразка блоково-комплектної ТКУ потужністю 6,3 МВт; турбокомпресорний установка агрегат потужність

- системний аналіз ефективності роботи агрегатів і установок різного призначення потужністю 6,3 і 16 МВт з використанням ексергетичного ККД як інтегрального критерія їх ефективності;

- розробка методичних основ створення і удосконалювання блоково-комплектних ТКУ газової і нафтової промисловості.

Об'єкт дослідження: блоково-комплектні ТКУ для транспорту природного газу (п.г.), "сайклінг"-процесу, збору і транспорту нафтового газу (н.г.), для газліфта нафти на основі блоково-комплектних ТКА з газотурбінним приводом.

Предмет дослідження: робочі процеси і показники ефективності ВК, блоково-комплектних ТКА і ТКУ газової і нафтової промисловості.

Методи дослідження: фізичне і математичне моделювання елементів технологічних схем ТКУ і схем ГТП-СЦ; термодинамічний аналіз ефективності схем ТКУ з використанням ексергетичного підходу; пошук оптимальних режимів роботи ТКА і ТКУ на основі обчислювальних експериментів.

Наукова новизна отриманих результатів. Винесені на захист результати системного аналізу ТКУ, розрахункових і експериментальних досліджень елементів і систем у сукупності складають науково-методичні основи їх вдосконалення шляхом створення високоефективного блоково-комплектного компресорного устаткування підвищеної заводської готовності, що реалізовано вперше у вітчизняній практиці. Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному:

1. Розроблена узагальнена функціональна схема, що покладена в основу комплексних ММ робочого процесу установок для аналізу їх характеристик.

2. Вперше здійснено ексергетичний аналіз ефективності роботи основних елементів ТКУ: ВК високого тиску з використанням нового підходу для визначення політропного ККД; ГТП з урахуванням процесу утилізації ТВГ і витрат енергії на стиснення п.г., режимів спільної роботи ВК і приводу, АПО і вихрових сепараторів вуглеводневої суміші (в.с.). З урахуванням отриманих результатів сформульована концепція побудови ММ для термодинамічного аналізу ефективності робочого процесу блоково-комплектної ТКУ і розроблений алгоритм для її реалізації.

3. Вперше на основі ексергетичного методу аналізу з використанням експериментальних характеристик ВК установлена системна характеристика ТКА з ГТП і виявлений її термодинамічний оптимум, що відповідає мінімальним витратам п.г.

4. Вперше на основі методу декомпозиції створена ММ робочого процесу блоково-комплектної ТКУ, що реалізована у вигляді системи автоматизованих розрахунків технологічних установок компресорних станцій (САРТУ-КС), яка являється інструментом для аналізу і технологічного проектування ТКУ.

5. Вперше з використанням ексергетичного підходу створений метод аналізу ефективності блоково-комплектних ТКУ і ТКА для ГП і НП, що дозволяє вирішувати завдання вибору оптимальних режимів роботи агрегатів і установок для досягнення мінімальної витрати п.г.

6. В процесі експериментальних досліджень проточних частин ВК потужністю 6,3 і 16 МВт і вихрового компресора (ВиК) для систем наддуву порожнин електромагнітних підшипників і газодинамічних ущільнень безмастильних компресорів потужністю 16 і 25 МВт отримані геометричні і газодинамічні характеристики їх основних елементів, що дозволило створити високоефективні ВК, що широко застосовуються в газовій та нафтовій промисловості.

7. Отримані нові дані про ефективність ГТП-СЦ, які можуть бути створені на основі конвертованих авіаційних ГТД.

8. Показані можливості подальшого удосконалення блоково-комплектного компресорного обладнання на основі: нового методу проектування ПЧ ВК; нових принципів конвертації ГТД і створення ПГТП; впровадження АСТД; системних методів проектування устаткування.

9. Створено наукові основи удосконалювання ТКУ, проектування блоково-комплектного компресорного устаткування з ГТП і аналізу їх енергоефективності.

Практичне значення отриманих результатів. Нові наукові результати, отримані в роботі, використовуються в процесі проектування, виготовлення, доведення і експлуатації блоково-комплектних ТКА і ТКУ різного призначення для ГП і НП, а саме:

1) ММ робочого процесу ТКУ реалізована у вигляді програмно-обчислювального комплексу (ПОК) "Система автоматизованих розрахунків технологічних установок компресорних станцій (САРТУ-КС)" більше 15 років використовується в СМНВО для створення і удосконалювання блоково-комплектного обладнання.

2) Створений ПОК для аналізу ефективності схем ТКУ дозволяє визначити оптимальний режим роботи ВК, ТКА і компресорної установки з використанням величини ексергетичного ККД і величини витрати паливного газу (п.г.).

3) З використанням створених ПОК розроблені науково-методичні основи проектування блоково-комплектного компресорного устаткування, що узагальнюють необхідні проектні процедури при створенні компресорних установок і станцій на умові "під ключ".

4) Результати експериментальних досліджень використані як для створення ММ, так і високоефективного компресорного устаткування: повнонапірних ВК потужністю 6,3 і 16 МВт, уніфікованих блоково-комплектних ТКА типу ГПА-Ц-6,3У, створених на основі агрегату типу ГПА-Ц-6,3 конструкції СКБ-К (м.Казань); агрегатів типу ГПА-Ц-6,3В, ГПА-Ц-6,3А, ГПА-Ц-16; ВиК типу ВХ 2-5/1,02 потужністю до 3,0 кВт для створення систем наддуву ЕМП і ТГДУ безмастильних ВК; системи діагностування технічного стану проточної частини ВК по величині зношування лопастей робочих коліс компресорів типу НЦГ-6,3.

5) Сформульовані основні напрямки розвитку блоково-комплектного компресорного обладнання на основі більш ефективних ВК і ГТП. Результати досліджень по розвитку принципів конвертування авіаційних ГТД використані при розробці концепції Державної програми по створенню ПГТД нового покоління, виконаної Міжвідомчою науково-координаційною радою при Відділенні фізико-технічних проблем енергетики НАНУ за участю автора дисертації.

Практичне використання результатів роботи підтверджується актами її впровадження і використання в СМНВО, ДК "Укртрансгаз", ВАТ "Сургутнафтогаз", УкрНДІгаз і Качанівському ГПЗ ВАТ "Укрнафта".

Особистий внесок здобувача. Всі основні наукові результати дисертаційної роботи отримані безпосередньо здобувачем [8, 9, 10, 13, 16, 18, 21, 22, 29, 30, 37, 40]. У публікаціях, виконаних у співавторстві, особистий внесок полягає в наступному: розробка принципової схеми датчика зношування проточної частини ВК [1]; створення математичних моделей і одержання результатів для аналізу, проектування і оцінки ефективності роботи устаткування [3, 4, 25, 27]; аналіз результатів експериментального і аналітичного дослідження систем ТКУ і розробка рекомендацій по їх використанню при створенні нового устаткування [2, 5, 7, 12, 14, 15, 17, 19, 26, 32, 34]; розробка науково-методичних основ системного аналізу і проектування ТКУ [6, 38]; термодинамічний аналіз елементів ТКУ на основі системного підходу [23, 28, 35, 42]; розробка вимог щодо компоновки блоку силової турбіни ГТП [41]; аналіз перспектив розвитку компресорного статкування з ГТП для ГП і НП, проведення і узагальнення результатів дослідження, формулювання висновків і пропозицій [20, 24, 33, 36, 39].

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертаційної роботи доповідалися і обговорювалися на наступних наукових зустрічах і конференціях: друга Всесоюзна конференція "Методи і засоби машинної діагностики газотурбінних двигунів і їх елементів" (Харків-Алушта, 1980); п'ята-тринадцята Всесоюзні і Міжнародні конференції по компресоробудуванню (Москва, 1973; Ленінград, 1981; Казань, 1985; Суми, 1989; Казань, 1993; Казань, 1995; Казань, 1998; Казань, 2001; Суми, 2004); Міжнародний семінар "Методичні питання дослідження надійності великих систем енергетики" (Київ, 1995); Міжнародна наук.-практична конференція "Нафта і газ України" (Харків, 1996; Київ, 2002); четверта Українська наук.-технічна конференція "Гідроаеромеханіка в інженерній практиці" (Київ, 1999); друга-п'ята міжнародні конференції "Проблеми промислової теплотехніки" (Київ, 1999; Київ, 2003; Київ, 2005; Київ, 2007); 49 і 52 наук.-технічні сесії з проблем газових турбін Відділення енергетики РАН (Москва, 2002; Самара, 2005); перший-чотирнадцятий міжнародні симпозіуми "Споживачі-виробники компресорів і компресорного обладнання" (С.-Петербург, 1994-2007); друга міжнародна наук.-технічна конференція "Авіадвигуни XXI століття" (Москва, 2005); четвертий (1999); п'ятий (2000); шостий (2001); сьомий (2002); восьмий (2003); дев'ятий (2004); одинадцятий (2006) і дванадцятий (2007) міжнародні конгреси двигунобудівників (Харків-Алушта), а також десята, одинадцята, дванадцята і тринадцята міжнародні наук.-технічні конференції "Удосконалювання турбоустановок методами математичного і фізичного моделювання" (Харків, 1997, 2000, 2003, 2006р.р.).

Публікації. Зміст дисертації опублікований в 42 наукових працях, у тому числі 12 особистих і 28 роботах, опублікованих у співавторстві (з них 22 у виданнях, які входять в перелік ВАК України), в 1 винаході СРСР і 1 патенті України.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, семи розділів, висновків, списку використаних джерел і 13 додатків на 214 сторінках. Повний обсяг роботи становить 663 сторінки, у тому числі 299 сторінок основного тексту, що має 130 рисунків, 32 таблиці; кількість окремих сторінок з рисунками і таблицями 104. Список використаних джерел складається з 419 найменувань на 46 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність теми і представлена загальна характеристика роботи.

У першому розділі розглянуті: блоково-комплектні ТКУ із ГТП і ВК, як комплекс устаткування для реалізації енерготехнологічних процесів; системний підхід до аналізу ефективності устаткування; існуючі методи і показники ефективності компресорних агрегатів і установок, тенденції науково-технічного прогресу у виробництві компресорного устаткування для ГП і НП.

Перший блоково-контейнерний турбокомпресорний агрегат ГПА-Ц-6,3/56-1,45 був розроблений Спеціальним конструкторським бюро компресоробудування (СКБ-К, м. Казань) і освоєний у серійному виробництві в СМНВО. Створення сучасних блоково-комплектних ТКА, ТКУ і КС для ГП і НП стало можливим завдяки освоєнню виробництва конвертованих авіаційних і суднових ГТД, а також ВК високого тиску підприємствами України та Росії: ВАТ "Мотор-Січ" і ДП ЗМКБ "Івченко-Прогрес" (м.Запоріжжя); ДП НВКГ "Зоря"-"Машпроект" (м.Миколаїв); ВАТ "СНТК ім.М.Д.Кузнецова"; ВАТ "СКБМ" (м.Самара); НТЦ ім.А.М.Люльки НВО "Сатурн" (м.Москва); ВНДІкомпрессормаш СМНВО (м.Суми); ЗАТ "НДІтурбокомпресор" (СКБ-К) і ВАТ "Казанькомпресормаш" (м.Казань); ВАТ "Компресорний комплекс" (м.С.-Петербург). Велике значення в створенні газотранспортного устаткування мали роботи НПО "ЦКТІ ім.І.І.Ползунова" (м.С.-Петербург) і ТОВ "ВНДІгаз" (м.Москва).

Основним методологічним принципом, що використовувався при аналізі ефективності ТКУ, є системний підхід, розвинений у другій половині ХХ століття стосовно об'єктів теплоенергетики в роботах О.І.Андрющенко, Л.А.Попиріна та Л.О.Шубенко-Шубіна; холодильного устаткування в роботах І.М.Калніня; суднових енергоустановок у роботах А.Г.Курзона; теплообмінного устаткування в роботах Г.Є.Канівця; ВК у роботах К.П.Селезньова, Г.М.Дена і Ю.Б.Гальоркіна; роторних компресорів у роботах В.М.Лук'яненко та І.Г.Хісамєєва; поршневих компресорів у роботах П.І.Пластініна та Б.С.Фотіна. В галузі блоково-комплектних ТКУ і ТКА на основі ВК і ГТП до теперішнього часу системний підхід не застосовувався.

При системному аналізі ТКУ із ГТП автором за основу прийняте поняття термодинамічної системи в трактуванні Л.О.Коздоби, коли основними властивостями системи є наявність взаємозалежних підсистем (властивість інтеректності) і їхня здатність у процесі взаємодії породжувати нові, системні властивості (властивість емерджентності). При дослідженні енергетичних перетворень у ТКУ і ТКА із ГТП був прийнятий ексергетичний підхід, який для різноякісних робочих процесів, що відбуваються в ТКУ і системах, взаємодіючих з навколишнім середовищем, є досить універсальним. При цьому як інтегральний критерій ефективності багатокаскадних ВК, блоково-комплектних ТКА і ТКУ прийнятий ексергетичний ККД. Він визначається на основі різницевого підходу, розробленого В.М.Бродянским та його учнями з урахуванням поняття транзитної ексергії, що істотно впливає на перебіг та аналіз робочих процесів у ВК для нафтової і газової промисловості.

Блоково-комплектні ТКА дозволили створити високоефективні блоково-комплектні ТКУ і КС з високим рівнем заводської готовності для реалізації різних технологічних процесів у ГП і НП. Для цього потрібно було вирішити ряд питань проблемного характеру:

- здійснити термодинамічну оцінку енерготехнологічних і механічних процесів, реалізованих у блоково-комплектній ТКУ з метою формування науково обґрунтованої методології їхнього системного аналізу і визначення ефективності;

- створити високоефективні ПЧ компресорів різного призначення;

- створити ММ і програмні засоби, що забезпечують вирішення завдань аналізу, технологічного проектування та оцінки енергоефективності схем ТКУ в процесі їх конструювання і освоєння виробництва;

- сформувати методологічні основи проектування ТС блоково-комплектних ТКУ та вихідні передумови для конструювання основного і допоміжного устаткування ТКУ;

- оцінити можливості удосконалювання ВК на основі нових конструктивних схем, методів проектування ПЧ і засобів діагностування їхнього технічного стану;

- оцінити можливість створення більш ефективних типів ГТП на основі використання досвіду авіаційного двигунобудування із застосовуванням утилізації теплоти вихлопних газів (ТВГ).

На основі проведеного аналізу були сформульовані вищевказані основні завдання, які вирішені в дисертаційній роботі.

У другому розділі наведені результати термодинамічного аналізу робочих процесів в елементах блоково-комплектних ТКА і ТКУ на основі ексергетичного підходу: процесу стискування п.г. з урахуванням нового методу визначення політропного ККД; ефективності ГТП агрегату з урахуванням роботи допоміжних систем і витрат енергії на стискування п.г.; спільної роботи ГТП і ВК; ефективності роботи блоково-комплектних ТКА із застосуванням інтегрального показника ефективності. Проаналізовано метод визначення найбільш доцільного режиму роботи ТКА і ТКУ по величині його ексергетичного ККД, що забезпечує найменші витрати п.г.; одержані дані про ефективність АПО н.г. і вихрових сепараторів двофазної суміші в складі багатокаскадних ВК блоково-комплектних ТКУ; проаналізовані способи утилізації теплоти вихлопних газів ГТП як для цілей теплофікації, так і для підвищення ефективності приводу за рахунок застосування складного робочого циклу.

У практиці проектування і дослідження стаціонарних ВК найпоширенішим критерієм їх ефективності є політропний ККД (п). Розкид значень величини п, які визначаються різними методами на розрахунковому режимі роботи компресора п.г. НЦ-16/76-1,44 (рис.1), складає п=0,003-0,01. Це пов'язано як з різними підходами до визначення політропної роботи, так і з проблемами, пов'язаними з урахуванням властивостей реального газу. З урахуванням цього запропоновано новий метод розрахунку політропного ККД на базі напівсуми ізоентропного та ексергетичного ККД.

Значною проблемою при визначенні п є невизначеність виду ідеалізованого процесу, що розглядається як зворотний процес із зовнішнім теплопідводом рівним теплоті, що утворюється внаслідок дисипацій енергії при стискуванні. При двофазному стані потоку на вході в ВК, що може бути характерним при компримуванні нафтового газу (н.г.), можливість використання традиційного способу обчислювання п вимагає додаткового експериментального вивчення. У той же час використання ексергетичного (так само як і ізоентропного) ККД проблем не викликає, тому що для його обчислювання досить знати параметри робочого середовища на вході і виході із компресора. В зв'язку з тим, що теплота політропного процесу є проміжною між теплотою ексергетичного і ізоентропного процесу стиснення п можна обчислити як "усереднений термодинамічний ККД" (п) у формі

, (1)

де - ексергетичний ККД процесу стиснення; - ізоентропний ККД процесу стиснення; lех - питома ексергетична робота стиснення 1 кг газу; i1, i2, i2S - ентальпія на початку і в кінці процесу стиснення.

У запропонованому методі визначення п немає необхідності застосовувати допущення про властивості реального газу.

При дослідженні і розробці ВК н.г. істотним є вибір і розподіл основних параметрів робочого процесу ВК по корпусах (секціях) компресора з урахуванням зміни молекулярної маси газу від min до max уздовж технологічного контуру ТКУ. При стисненні н.г. від Рп до Рк в окремому корпусі з молекулярною масою с необхідна потужність стиснення буде:

де - об'ємна продуктивність, визначена через і співвідношення частот обертання ротора ВК (i) при компримуванні газів з с.

Параметри газу при цьому визначаються з урахуванням граничного значення відношення тисків у секції стискування, при якому, а значення 433-443К для запобігання утворенню смолистих відкладень у ПЧ компресора.

У зв'язку з використанням ех як інтегрального критерія ефективності ТКА і ТКУ було уточнено поняття ККД ГТП. На відміну від відомого положення про те, що для ГТД величина е=ех, у справжній роботі для визначення величини ехГТП з урахуванням ексергії утилізованого потоку (ЕQУТВГ), витрат ексергії на привід агрегатів (Еагр), з урахуванням відборів циклового повітря (ц.п.) на потреби ТКА або КС (Е"цп.), витрат електроенергії на стискування п.г. , ексергії циклового повітря (ц.п.) (Е'ц.п.), що є транзитною ексергією (Еtr'ц.п.), величина ехГТП визначається як:

де NСТ - потужність силової турбіни ВК;

Еп.г. - хімічна ексергія паливного газу.

З урахуванням зазначених потоків ексергії величина поправки до загальноприйнятого значення ехГТП становить від 0,03% до 23,5% (для АГТП, створюваного на основі ГТД НК-16СТ конструкції ВАТ "СНТК ім.М.Д.Кузнецова").

Для аналізу спільних режимів роботи ВК і ГТП і обчислення значень ексергетичного ККД агрегату отримана залежність:

де GгВК - масова продуктивність ВК;

НпВК - політропний напір ВК.

У випадку використання в складі агрегату ГТП із ГТД простого робочого циклу, без урахування витрат електроенергії на стискування п.г. залежність (4), яку можна назвати системною характеристикою агрегата, має вигляд

ехТКА=ехВК.ехГТП, (5)

де - ексергетичний ККД ВК, а етвх і етвих - питома ексергія газу, що компримується на вході і виході, відповідно.

Системна характеристика агрегату типу ГПА-Ц-6,3А (ехТКА=f(Gг)), що визначає оптимальний режим його роботи при експлуатації ГТП у стандартних атмосферних умовах, представлена на рис.2. Установлено, що величині (ехТКА)max відповідає мінімальна витрата палива на транспорт газу. При цьому режим оптимальної роботи для аналізованих агрегатів залежно від ефективності двигуна зміщується у бік збільшення масової продуктивності ВК на 6,6-11% у порівнянні з розрахунковим режимом роботи компресора.

Запропонований підхід дозволив провести аналіз спільних режимів роботи ВК і ГТП агрегатів типів ГПА-Ц-6,3А, ГПА-Ц-16, ГПА-Ц-25, уточнити підхід до проектування проточної частини (ПЧ) ВК з метою розширення зони оптимального режиму роботи агрегату з урахуванням характеристики ГТП і показати, що перевагу має ПЧ компресора з безлопатковим дифузором, а також виявити, що ГТП має переважний вплив на ефективність агрегату.

Ексергетичний аналіз ефективності АПО в складі багатокаскадних ВК показав, що величина ехАПО для АПО н.г. становить 0,5-0,6. Ефективність вихрових сепараторів щілинного типу, що використовуються у ТКУ конструкції СМНВО, наближається до 1,0 (вище 0,99). У зв'язку із цим перспективними є комбіновані системи охолодження і сепарації блоково-комплектних ТКУ н.г. на основі вихрових випарників-сепараторів.

Аналіз різних схем утилізації ТВГ показав, що у випадку застосування ГТП, що створюються на основі АГТД 2-3 покоління, найбільш доцільне створення приводу із ГТД-СЦ на основі регенеративної схеми з коефіцієнтом регенерації 0,85 і вище. Теплофікаційний цикл також істотно підвищує величину ехТКА, але можливість його повноцінної реалізації утруднюється обмеженістю тепловикористання на КС.

Результати термодинамічного аналізу ефективності елементів ТКА і ТКУ дозволили сформувати концепцію побудови ММ її робочого процесу в ексергетичних параметрах.

У третьому розділі представлені результати експериментальних досліджень ПЧ відцентрових і вихрових компресорів. Об'єктами досліджень були модельні і натурні проточні частини ВК для ТКА типу ГПА-Ц-6,3У, ГПА-Ц-6,3В, ГПА-Ц-6,3А и ГПА-Ц-16 потужністю 6,3 і 16 МВт, відповідно, а також ВиК ВХ 2-5/1.02 потужністю 0,75 кВт для комплектації безмастильних ВК. Випробування проводилися на модельних повітряних стендах потужністю 400-1250 кВт; натурних стендах замкнутого контуру потужністю 6,3 і 16,0 МВт, а також стенді відкритого контуру для випробування ВиК.

При дослідженні ступенів ВК використовувався також метод поелементного дослідження, при якому здійснювалася експериментальна перевірка ефективності основних елементів ступенів (робочі колеса, дифузори, зворотноспрямляючі апарати) і ступінь їх погодженості при роботі в складі ступенів, а також інтегральний метод, при якому оцінка ефективності ПЧ здійснюється виміром величини вхідних і вихідних параметрів. Модельні і натурні випробування геометрично подібних ПЧ проводилися при наступних значеннях основних критеріїв подібності: Мu2= 0,45; 0,55 і 0,7 при Reu2= 2.106-1,6.107. Як основні критерії ефективності досліджуваних ПЧ використовуються критерії, що традиційно застосовуються в області турбокомпресорів. Оснащення стендів дозволило здійснювати вимір основних параметрів і визначення критеріїв ефективності із незначною похибкою. Результати проведених НДР використовувались при створенні ВК різних типів, ефективність яких представлена в таблиці 1.

Таблиця 1

Ефективність турбокомпресорів, що використовуються в агрегатах типу ГПА-Ц

Тип компресора

N, МВт

рк, МПа

к

п

Тип ГПА

НЦГ-6,3/ 41-1,45

6,3

4,02

1,45

0,81

ГПА-Ц-6,3У

НЦГ-6,3/ 76-1,45

6,3

7,45

1,45

0,84

ГПА-Ц-6,3У

НЦВ-6,3/67К-1,7

6,3

6,8

1,7

0,84

ГПА-Ц-6,3К

НЦВ-6,3/67К-2,2

6,3

6,8

2,2

0,80

ГПА-Ц-6,3К

ГЦ 2-87,5/49, 5-74,5

6,3

7,4

1,5

0,85

ГПА-Ц-6,3А

НЦ-16/ 76-1,44

16,0

7,45

1,44

0,84

ГПА-Ц-16

ВХ 2-5/1,02

1,5.10-4

0,104

1,02

0,45

ГПА-Ц-16М

При використанні зазначених ВК ули створені різні модифікації агрегатів типу ГПА-Ц-6,3 і ГПА-Ц-16, що експлуатуються на багатьох МГ України та інших країн СНД і далекого зарубіжжя. Результати експериментальних досліджень зазначених компресорів використані при розробці методики ексергетичного аналізу характеристик агрегатів з метою виявлення оптимальних режимів їхньої роботи.

У четвертому розділі проаналізовані підходи, які використовуються проектними організаціями замовника до технологічного проектування установок і станцій, а також результати застосування комплексної ММ робочого процесу ТКУ, розробленої під керівництвом і при особистій участі автора, що використовуються для аналізу характеристик і проектування ТС блоково-комплектних установок газової і нафтової промисловості.

Основним показником ефективності рішень, що застосовуються проектними організаціями замовника при спорудженні об'єктів МГ, є термін його окупності. До недоліків методології, що застосовується при створенні технологічного устаткування для КС слід віднести:

- комплекс устаткування КС розглядається як набір окремих елементів, а їхні технічні характеристики вибираються по усередненим розрахунковим даним без урахування взаємного впливу при відхиленні значень визначальних параметрів від номінальних;

- відсутність інтегральних критеріїв оцінки ефективності технічних рішень на стадії передпроектної розробки схем ТКУ для КС;

- складність реалізації рішень, отриманих в результаті НДР, у зв'язку з роз'єднаністю проектних, конструкторських і виробничих організацій, що забезпечують випуск устаткування;

- обмежена можливість оперативно впливати на процес виготовлення замовленого устаткування після його запуску у виробництво.

Це ускладнює, а найчастіше унеможливлює створення високоефективного блоково-комплектного обладнання КС.

Блоково-комплектні ТКУ із ГТП, як об'єкти аналізу, мають наступні принципові особливості: реалізують сукупність процесів - вироблення механічної енергії і теплоти, очищення, компримування, охолодження і сепарації технологічного газу; відрізняються простотою в порівнянні з хіміко-технологічними системами; мають лінійну компоновку основного технологічного обладнання, основною системою якого є ТКА, що складається із ГТП, ВК і їх допоміжних систем; робота ВК залежить від параметрів газу на вході і уздовж технологічного контуру, а режими роботи ГТП визначаються атмосферними умовами, паливною системою і режимами роботи ВК. Все це вимагає проведення багатоваріантних розрахунків з урахуванням різноманітності параметрів і режимів роботи.

Основними особливостями модельованої системи є наявність взаємозв'язаних і взаємодіючих підсистем (властивість інтеректності) і здатність до породження нових, системних властивостей (властивість емерджентності). Для дослідження першої із зазначених властивостей була створена ММ. Вона реалізує робочі процеси блоково-комплектної ТКУ. Це дозволяє проводити аналіз структурно-поведінкових властивостей, в процесі виявлення яких і визначаються параметри у вузлових перетинах ТС і характеристики установки.

Основними ознаками, що визначають структуру ММ, є: широкий діапазон зміни експлуатаційних параметрів (зокрема, тиск газу становить 0,3-55,0 МПа, а продуктивність 22-680 м3/хв за умовами всмоктування); фізико-хімічні перетворення робочого середовища в процесі її компримування; склад взаємодіючих підсистем; спосіб визначення характеристик ГТД.

При вирішенні завдань моделювання прийняті наступні допущення, що спрощують її рішення: робочий процес - сталий і є сукупністю робочих процесів каскадів стиснення компресора (КСК), що реалізують процеси стискування, охолодження і сепарації; ГТП представляється залежностями, які видаються розробником ГТД: е=f(Nст); е=f(nст); е, Nст=f(Pппс); е, Nст=f(Pвс); Nст=f(Та); Nст=f(nст); е=f(Gвідб); Nст=f(Gвідб); ефективність сепараторів оцінюється експериментальними залежностями , P=f(Gг); геометрія АПО відома; вплив меркаптанів у ПЧ компресора і технологічному контурі не враховується; вплив трубопроводів, арматури та інших елементів контуру враховується величиною гідравлічних втрат; вплив пари води в газі враховується при аналізі режимів, при яких виникають гідрати і конденсат.

Домінуючою метою при використанні ММ є необхідність виявлення найбільш доцільних технологічних режимів роботи ТКУ. В зв'язку з цим прийняті основні підходи до її створення: ієрархічний принцип побудови; ММ повинна відбивати всю різноманітність станів робочого процесу; точність моделювання повинна відповідати експериментально-дослідницьким і статистичним даним; оптимізація схемних рішень забезпечується методом послідовних ітерацій.

Найбільш доцільним для побудови ММ робочого процесу блоково-комплектної ТКУ є метод декомпозиції, що використовується для вирішення завдань великої розмірності. При використанні цього методу окремі моделюючі блоки, що виступають як інформаційні перетворювачі, стикуються за допомогою спеціальної координуючої програми (програма "ІНАЛ", розробник ГІАП, м.Москва). Система блоків-модулів описується при цьому векторним рівнянням виду

,

де х(k), y(k), u(k) - відповідні вектори вхідних, вихідних і керуючих змінних в k-тому блоці.

Блоки-модулі пов'язані рівнянням зв'язку

, (6)

де i-а вхідна змінна k-го блоку і одночасно gкі вихідна змінна hki-го блоку характеризують топологічну структуру технологічної схеми ТКУ.

На основі застосування методу декомпозиції за участю автора створений ПОК "САРТУ-КС", який реалізує запропоновану ММ.

Розробка бібліотеки підпрограм-модулів, що реалізують ММ (секції ВК, теплообмінники, вихрові сепаратори і т.ін.), виконана на основі відомих методик розрахунку зазначених елементів з урахуванням експериментально отриманих поправкових коефіцієнтів.

Для створення блока-модуля властивостей робочого середовища використана програма розрахунку теплофізичних властивостей «Інгаз-1СФ», яка створена в Інституті газу НАНУ (м.Київ). Особливістю робочого процесу блоково-комплектної ТКУ є необхідність урахування зміни теплофізичних характеристик в.с. уздовж технологічного контуру, що виконується за допомогою комплексу «Інгаз-1СФ».

Початковими даними при проведенні розрахункового аналізу є параметри на вході (тиск, температура, продуктивність, склад в.с.), а також безрозмірні або розмірні газодинамічні характеристики ступенів. Результатами розрахункового аналізу робочого процесу є Рк, Тк, Nк, п і коефіцієнт запасу по помпажу в корпусі (секції) стискування ВК, а також результати перерахування масової витрати (кг/с у кмоль/с) і об'ємних відсотків складу суміші в мольні частки, що необхідно при аналізі робочого процесу багатокаскадного ВК н.г.

Верифікація ММ здійснювалася за результатами заводських випробувань ВК, а також промислових випробувань установки газліфта нафти потужністю N=6,3МВт шляхом зіставлення розрахункових, модельних і натурних газодинамічних характеристик компресорів НТ і ВТ (рис.3).

Оцінка погрішностей вимірів і обробки результатів експерименту здійснювалася на основі нормованих метрологічних характеристик вимірювального комплексу в складі АСУ установки. Процес верифікації ММ показав, що відхилення основних параметрів у процесі визначення характеристик не перевищує (%): п, п=±1,5-2,0; V=±1-1,5; Ni=±2-2,5.

Моделювання режимів роботи блоково-комплектної ТКУ здійснюється в процесі реалізації наступних процедур:

1. Виконується розрахунок фазової рівноваги в.с. у всьому діапазоні тисків і температур за умовами на вході і уздовж технологічного контуру ТС установок п.г. і н.г. (Рп=0, 3-11,2 МПа; Рк=2,45-50,0 МПа; Т=293-467 К).

2. Виконується аналіз схеми компримування з визначенням кількості КСК, що забезпечують необхідні Рк при наявності обмеження (Тк)max=420-430К (для ВК н.г.).

3. Здійснюється детальний розрахунковий аналіз газодинамічних характеристик корпусів стискування КСК. При цьому виконується наскрізний розрахунок газодинамічних характеристик всіх корпусів стискування з урахуванням можливої зміни молекулярної маси в.с., починаючи із крайнього лівого режиму на безрозмірній характеристиці першого ступеня першої секції стискування (ССК). Потім виконується почергове перерахування безрозмірних характеристик у розмірні і назад при послідовному переході від однієї секції до іншої.

4. Аналіз роботи системи охолодження технологічного газу здійснюється в процесі перевіряльного теплового розрахунку АПО із застосуванням відомих методик, заснованих на спільному рішенні рівнянь теплового балансу і теплопередачі.

5. Аналіз спільних режимів роботи КСК.

З використанням комплексної ММ у роботі виконано аналіз технологічних параметрів схем і характеристик ряду блоково-комплектних ТКУ, створених на основі агрегатів типу ТКА-Ц-16, ГПА-Ц-6,3 і ТКА-Ц-6,3А потужністю 16 і 6,3МВт, відповідно.

Як приклад, на рис.4 представлені результати обчислювального експерименту по визначенню основних параметрів установки УКСП-16/500 при роботі на газі Тимофіївського газоконденсатного родовища, створеної разом із ЗАТ "НДІтурбокомпресор" (м.Казань) для експлуатації газоконденсатних родовищ.

Розрахунковий аналіз дозволив виявити вплив експлуатаційних параметрів (зміни тисків, температур, складу газу і т.ін.) на характеристики установки, тобто створений метод дослідження ТКУ дозволяє здійснити аналіз впливу всіх основних експлуатаційних факторів на конструктивні характеристики технологічного обладнання і на цій основі виконати конструкторську документацію в процесі його створення, а також одержати необхідні дані для складання програм заводських і експлуатаційних випробувань устаткування.

У п'ятому розділі розглянуті науково-методичні основи системного аналізу ефективності ТС блоково-комплектних компресорних агрегатів і установок на основі ексергетичного підходу.

Завданням системного аналізу ТКУ, як великої теплофізичної системи, що складається з окремих підсистем, є виявлення оптимальних режимів роботи установки на різних етапах її життєвого циклу, а також вибір найбільш доцільного варіанта її ТС. В звґязку з тим, що вартість паливного газу в експлуатаційних витратах має першорядне значення, термодинамічний оптимум системи, який визначається в результаті ексергетичного аналізу, може бути досить близький до техніко-економічних показників.

Системний аналіз ТС із метою визначення її ефективності проводиться на основі узагальненого ексергетичного балансу установки. При цьому обчислення потоків ексергії виконується з використанням відомої залежності

(7)

де G - масова витрата газу; е - питома термомеханічна ексергія газу при його поточних параметрах; То, io, ij, Sо Sj - температура, ентальпія та ентропія газу при параметрах навколишнього середовища у вузлових перетинах схеми.

При створенні методики аналізу ефективності ТС принципово важливими є: вибір підходу до аналізу енергетичних характеристик системи; постановка завдання оцінки ефективності ТС, як термодинамічного дослідження (пряме або зворотнє завдання); вибір методу аналізу і інтегрального критерію ефективності схеми.

Методичною основою термодинамічного аналізу блоково-комплектних ТКУ є системний підхід, що дозволяє виявляти основні властивості технічної системи. Структурно-поведінкові і системні особливості ТС при цьому визначаються складом елементів схеми, характером їхньої взаємодії і параметрами у вузлових перетинах.

В блоково-комплектних ТКУ із ГТП об'єднані процеси різноякісні по характеру енергетичних перетворень. Необхідно ураховувати також споживання установкою електроенергії від зовнішніх джерел. У зв'язку із цим метод ексергетичного аналізу, обраний як інструмент дослідження, є досить універсальним. Інтегральний критерій ефективності ТС установки - ексергетичний ККД. Таким чином, завдання аналізу ефективності блоково-комплектної ТКУ формулюється у такий спосіб: на основі системного підходу й застосування ексергетичного методу дослідження необхідно виконати термодинамічний аналіз ефективності схеми ТКУ, що реалізує робочий процес із урахуванням взаємодії основних функціональних елементів у постановці прямого завдання термодинаміки. Методичні основи термодинамічного аналізу ТС визначаються наступними положеннями: ТКУ є лінійною системою; досліджуються установки із ГТД простого робочого циклу, для яких у їхньому складі є чітко виражені енерговиробляючі і енергоспоживаючі частини; у процесі функціонування підсистем ТКУ істотну роль відіграють процеси, що характеризуються зміною ентропії; границі контрольних поверхонь функціональних підсистем можуть збігатися з вузловими перетинами аналізованої системи; результати технологічного аналізу дозволяють скласти масовий і енергетичний баланси (перший початок термодинаміки), а також ексергетичний баланс (другий початок термодинаміки); робота ТКУ відбувається в умовах взаємодії з рівноважним навколишнім середовищем, параметри якого не залежать від роботи установки, але впливають на роботу приводу і системи охолодження.

Особливість робочого процесу досліджуваних ТКУ - транзитні потоки ексергії, до яких відносяться: термомеханічна та хімічна ексергія в.с. на вході в ВК, ексергія потоку теплоносія на вході в установку УТВГ, ц.п. на вході в ГТД, охолоджуючого повітря на вході в АПО. При аналізі в якості транзитної ексергії (Еtr) приймається її мінімальне значення для кожного з аналізованих потоків.

Інтегральним критерієм ефективності ТС установки є ексергетичний ККД у найбільш загальній, універсальній формі:

, (8)

де - сумарні ексергетичні потоки в досліджуваній системі на вході і виході, відповідно; - сумарна транзитна ексергія.

У випадку, якщо елемент не є енергоперетворюючою підсистемою (сепаратор) або в ньому складно виділити корисний ефект (наприклад, АПО), критерієм ефективності при ексергетичному аналізі потоків є коефіцієнт перетворення ексергії у формі

, (9)

яка є частковим випадком виразу (8).

Для оцінки ефективності ТС розроблена модель робочого процесу установки в ексергетичних параметрах, концепція створення якої передбачала:

1) Використання узагальненої функціональної схеми ТКУ, на основі якої здійснювалася структуризація ПОК для реалізації моделі.

2) "Налагодження" ТС на найбільш економічний режим роботи повинно здійснюватися шляхом зміни режимів функціонування основних елементів схеми (насамперед ВК і ГТП).

3) Можливість коректного визначення величини ексергетичного ККД забезпечується правильним вибором допущень і умов, при яких здійснюється ексергетичний аналіз.

4) Універсальність моделі забезпечується уніфікацією структури ТС відповідно до узагальненої схеми ексергетичного балансу (рис.5).

Аналізу ексергетичного балансу ТКУ передує виявлення границь її контрольного простору. Для установки в цілому такими є перетини: на вході і виході ц.п. і в.г. із ГТП, на вході в дозатор п.г., технологічного контуру на вході і виході із ВК, на вході і виході з АПО, на вході і виході теплоносія з установки УТВГ. Границі контрольного простору при аналізі схем ексергетичного балансу в ВК і КСК розглядаються окремо.

Корисними ефектами ТКУ є збільшення ексергії газу, що компримирується, теплоносія в установці УТВГ, газоконденсата (у випадку ТКУ н.г.), стисненого повітря, що відбирається від газогенератора ГТД, а також потужність, що видається ЕГ. Для їхнього одержання до ТКУ підводиться ресурс паливного газу та електроенергії.

Для обчислення ехТКУ прийнята форма подання, коли сума часток внеску кожного елемента установки в загальний ККД відповідає витратам продуктивного ресурсу в цих елементах і дорівнює одиниці. У цьому випадку частки витрат характеризують ту частину ресурсу, що використовується елементом. Відповідно до виразу (8) і за умови, що Е'СВгтп=0

Вираз для оцінки ефективності окремих елементів аналізованої системи, що аналізується, має вигляд:

- ексергетичний ККД ГТП ; (11)

- ексергетичний ККД ВК ; (12)

- ексергетичний ККД електрогенератора ; (13)

- ексергетичний ККД установки УТВГ

. (14)

Сума знаменників виразів (12)-(14) разом з потоком ексергії Е"СПгтп являє собою сумарні ресурси ексергії, що використовується в енергоспоживаючій підсистемі:

. (15)

Зробивши відповідні перетворення з використанням виразу (15), одержимо ексергетичний ККД установки:

, (16)

де - частка наявної ексергії на вході в ТКУ;

- частка наявної ексергії на вході в ВК;

- частка наявної ексергії на вході в установку УТВГ;

- частка наявної ексергії на валу електрогенератора;

- частка наявної ексергії для вироблення стисненого повітря, що відбирається від газогенератора ГТД.

Багато установок п.г. у складі лінійних компресорних станцій (ЛКС) не оснащуються установками УТВГ і електрогенераторами. У цьому випадку величина ехТКУ буде визначатися залежністю

. (17)

З використанням виразу (17) може бути визначена величина ех ГПА.

Методика оцінки ефективності багатокаскадного ВК також розроблена на основі системного підходу. Зробивши перетворення виразу (12) з урахуванням випадання конденсату в кожному каскаді стискування, а також з урахуванням того, що ; ; ; , одержимо:

, (18)

де - ексергетичний ККД відповідного КСК;

- частка навної ексергії на вході в каскад.

Вираз для ехкск отримано на основі аналізу ексергетичного балансу КСК. Границями контрольного простору також як і у випадку ВК є перетин на муфті приводу, відповідні перетини технологічного контуру та АПО по входу і виходу охолоджуючого повітря. Після перетворення рівняння ексергетичного балансу було отримано

, (19)

де - коефіцієнт перетворення ексергії в сепараторі; - коефіцієнт перетворення ексергії в АПО; - частка витрат наявної ексергії в секції стискування ВК; - частка витрат наявної

ексергії, що використовується для АПО.

Таким чином вираз для ехВК багатокаскадного ВК має вигляд

. (20)

Залежність для визначення однокаскадного ВК п.г. у складі ГПА з урахуванням кінцевого АПО, що забезпечує постачання газу необхідних параметрів, має вигляд:

. (21)

Методика аналізу ексергетичного балансу ТКУ і її підсистем дозволяє здійснити термодинамічний аналіз ефективності ТС установки при наявності характеристик і параметрів їхніх складових - ГТП, ССК, АПО, ВС, установки УТВГ та інших систем. Для реалізації цієї методики створена комплексна розрахункова модель робочого процесу ТКУ в ексергетичних параметрах, що дозволяє здійснити термодинамічний аналіз установки для оцінки ефективності як ТС, так і її окремих елементів, а також вибір найбільш доцільних режимів роботи.

Програмно-обчислювальний комплекс для аналізу ефективності блоково-комплектної ТКУ розроблений на основі концепції, створеної автором. До принципових положень концепції відносяться: основні положення ексергетичного аналізу схеми; вибір інтегрального критерію ефективності ТКА і ТКУ; структуризація ПОК на основі узагальненої функціональної схеми; логічна схема функціонування ПОК; вимоги до інформаційного наповнення баз даних, що забезпечують його функціонування.

Структура ПОК відповідає узагальненій схемі ТКУ із ГТП. Основою ПОК є програма управління, основна функція якої полягає у формуванні початкових даних і підпрограм, що представляють основні блоки ТКУ: ССК, КСК, ВК, ГТП-ПЦ, АПО, ВС, установка УТВГ, ЕГ, інтегральні критерії ефективності ТКУ. Формування початкових даних для розрахунку ексергетичних характеристик ТС і її функціональних елементів здійснювалося за результатами технологічного аналізу. При аналізі потоків ексергії в АПО установок н.г. робоче середовище розглядалося як двофазна вуглеводнева суміш.

Складність досліджуваного об'єкта потребує одночасного введення великого обсягу інформації. У зв'язку із цим була створена відповідна система баз даних та інтерфейс, що забезпечує роботу ПОК. Розробка і налагодження програми виконані на кафедрі аерокосмічної теплотехніки НАКУ "ХАІ" за участю автора. Можливості ПОК допускають різні варіанти його застосування.

...

Подобные документы

  • Монтаж холодильных установок: оборудования со встроенными герметическими машинами, малых установок с вынесенными агрегатами, установок средней и большой производительности. Техника безопасной работы при обслуживании и эксплуатации холодильных установок.

    курсовая работа [228,7 K], добавлен 05.11.2009

  • Аналіз існуючих систем контролю параметрів свердловин, які експлуатуються за допомогою ШГНУ. Розробка конструкції чутливого елемента давача навантаження. Обробка масиву результатів вимірювання давача переміщення. Аналіз інтегральних акселерометрів.

    дипломная работа [1,6 M], добавлен 25.06.2015

  • Принципи ректифікації як складної багаторазової перегонки в протитечійному потоці. Характеристика основних процесів перегонки, а також виробництво спирту з крохмалевмісної сировини. Особливості роботи брагоректифікаційних установок непрямої дії.

    курсовая работа [142,7 K], добавлен 24.08.2014

  • Область применения холодильных установок. Обслуживание оборудования, холодильно-компрессорных машин и установок в соответствии с техническими чертежами и документацией. Требования к индивидуальным особенностям специалиста и профессиональной подготовке.

    презентация [2,7 M], добавлен 10.01.2012

  • Методи підвищення продуктивності пластів, способи ізоляції і обмеження притоків пластових вод у свердловини. Аналіз конструкцій мобільних бурових установок для підземного ремонту свердловин. Експлуатаційна характеристика гвинтового вибійного двигуна.

    дипломная работа [1,7 M], добавлен 15.09.2013

  • Схема і принцип роботи одноступінчастої відцентрової машини. Типи робочих коліс. Принципова схема триступінчастого відцентрового насоса. Основи процесів в енергетичних машинах. Робота насосів при кавітації. Характеристики відцентрових агрегатів.

    реферат [257,9 K], добавлен 01.05.2015

  • Хронология развития отечественных буровых установок. Классификация выпускаемого оборудования для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения по новому стандарту. Уход за бетоном. Устройство свайных фундаментов. Способы сборки вышек башенного типа.

    книга [11,2 M], добавлен 19.11.2013

  • Обоснование необходимости очистки сточных вод от остаточных нефтепродуктов и механических примесей. Три типоразмера автоматизированных блочных установок для очистки. Качество обработки воды флотационным методом. Схема очистки вод на УПН "Черновское".

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 07.04.2015

  • Схемы, циклы и основные технико-экономические характеристики приводных и энергетических газотурбинных установок. Расчет зависимости КПД ГТУ от степени повышения давления при различных значениях начальных температур воздуха и газа турбинных установок.

    курсовая работа [4,2 M], добавлен 25.12.2013

  • Характеристика оборудования для добычи и замера дебита нефти, газа, воды и капитального ремонта скважин. Конструкции установок штангового глубинного насоса. Схема и принцип работы автоматических групповых замерных установок. Дожимная насосная станция.

    реферат [852,0 K], добавлен 11.11.2015

  • Моделирование системы автоматического регулирования давления пара в пароводяном барабане судовых паротурбинных установок с пропорциональным гидравлическим регулятором. Построение диаграммы переходных процессов в зависимости от параметров регулятора.

    курсовая работа [864,4 K], добавлен 12.03.2011

  • Значення та розповсюдження механізації та електрифікації процесу доїння. Порівняльний аналіз та принципи роботи деяких видів доїльного агрегату, умови їх використання. Технологічна схема вакуумної установки. Механічна характеристика вакуум-насоса.

    контрольная работа [1,4 M], добавлен 22.02.2011

  • Режимы работы и типы вентиляционных установок. Выбор типа, мощности их электропривода, регулирование подачи. Преимущества и недостатки приточной вентиляции с естественной тягой. Механическая характеристика вентилятора. Методика расчета напора вентилятора.

    презентация [2,1 M], добавлен 08.10.2013

  • Выбор типа и мощности водоснабжающей установки. Определение полезного объема водонапорного бака. Изучение режима работы привода. Расчет расхода воды при максимальной частоте включений двигателя. Автоматизация насосных установок для откачки дренажных вод.

    презентация [2,5 M], добавлен 08.10.2013

  • Характеристика основних положень термодинаміки. Аналіз термодинамічних процесів ідеального газу. Поняття, структура та призначення теплового насосу. Принцип розрахунку теплообмінних апаратів. Методи термодинамічного аналізу енерго-технологічних систем.

    учебное пособие [2,5 M], добавлен 28.11.2010

  • Расчет современных пусковых и защитных аппаратов производственных установок хозяйства. Выбор тепловых реле, магнитных пускателей, автоматических выключателей и проводниково-кабельной продукции. Составление расчетной схемы силового электрооборудования.

    дипломная работа [1,1 M], добавлен 11.07.2014

  • Законы распределения случайных величин. Соответствие эмпирических и теоретических распределений. Отбрасывание выделяющихся результатов. Аппроксимация полигона распределения непрерывной функцией. Влияние сложности работ на показатели надежности установок.

    дипломная работа [740,2 K], добавлен 17.06.2017

  • Автоматизація систем керування міським водопостачанням, станції керування. Побудова розподілених радіомереж телеметрії. Методи і схеми телевимірювання. Загальні відомості та призначення, принцип дії пристрою. Прогнозування графіка водоспоживання.

    курсовая работа [691,0 K], добавлен 21.06.2015

  • Ректификация нефтяных смесей. Системы теплообмена установок первичной перегонки нефти и ректификации углеводородных газов. Оценка возможности повышения эффективности системы теплообмена. Рассмотрение оптимизированной схемы с позиции гидравлики.

    дипломная работа [854,7 K], добавлен 20.10.2012

  • Аналіз роботи редуктора, обґрунтування видів і призначення посадок. Призначення посадок з зазором. Розрахунок і вибір нерухомої, перехідної посадки. Проектування калібрів для контролю гладких циліндричних виробів. Визначення виконавчих розмірів калібрів.

    курсовая работа [262,0 K], добавлен 17.05.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.