Повышение эффективности аппаратов воздушного охлаждения масла газотурбинных установок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Повышение эффективности аппаратов воздушного охлаждения масла газотурбинных установок

Юминов И.П., Галиев Р.Ш.

Аннотация

В данной статье рассматривается вопрос повышения эффективности аппаратов воздушного охлаждения масла в газотурбинных установках. Основное внимание уделяется улучшению конструкции аппаратов, использованию современных материалов и оптимизации условий эксплуатации.

Ключевые слова: повышение эффективности, воздушное охлаждение, газотурбинные установки, конструкции аппаратов, оптимизация условий.

Annotation

This article discusses the issue of improving the efficiency of oil air cooling devices in gas turbine installations. The main focus is on improving the design of the devices, using modern materials and optimizing operating conditions.

Keywords: efficiency improvement, air cooling, gas turbine installations, apparatus designs, optimization of conditions.

Газотурбинные установки (ГТУ) являются важным компонентом в различных отраслях промышленности, включая энергетику, авиацию и транспорт. Одним из основных компонентов ГТУ является масло, которое играет ключевую роль в обеспечении надежной работы турбины. В процессе эксплуатации ГТУ масло подвергается нагреву, что может привести к ухудшению его свойств и снижению эффективности работы установки. Для охлаждения масла используются аппараты воздушного охлаждения (АВО), которые играют важную роль в поддержании оптимальной температуры масла и обеспечении его эффективной работы.

Аппараты воздушного охлаждения масла представляют собой систему труб, по которым проходит масло, и вентилятора, который обеспечивает обдув и охлаждение труб. Эффективность работы АВО во многом зависит от конструкции аппарата, материалов, из которых он изготовлен, и условий эксплуатации.

Основными направлениями повышения эффективности АВО являются:

1. Улучшение конструкции аппаратов

Конструкция АВО должна быть оптимизирована для обеспечения максимальной эффективности охлаждения масла. Это может включать изменение формы и расположения труб, использование более эффективных вентиляторов и улучшение системы управления аппаратом.

2. Использование современных материалов

Материалы, из которых изготовлены трубы и вентиляторы, должны обеспечивать высокую теплопередачу, устойчивость к коррозии и длительный срок службы. Применение современных материалов, таких как нержавеющая сталь или алюминий, может существенно повысить эффективность АВО.

3. Оптимизация условий эксплуатации

Эффективность АВО зависит от условий эксплуатации, таких как температура окружающего воздуха, скорость ветра и влажность. Оптимизация этих параметров может включать установку дополнительных вентиляторов, изменение угла наклона труб или использование систем управления температурой масла.

В данной статье предлагается метод повышения эффективности работы аппаратов воздушного охлаждения масла на примере конкретного маслоохладителя, используемого в газоперекачивающих агрегатах (ГПА) ГТН-16 и работающих в условиях компрессорной станции магистрального газопровода. Метод заключается в разработке рекомендаций по изменению формы направляющего аппарата вентилятора, что позволит увеличить тепловую мощность маслоохладителя и, следовательно, повысить его эффективность.

1. Изучение движения воздуха внутри стандартного АВО масла с целью определения скорости воздуха в передней части ребер теплообменных секций.

2. Изучение влияния неравномерного распределения воздуха по поверхности теплообменных секций на эффективность работы АВО масла.

3. Оценка тепловых и гидравлических характеристик маслоохладителя типа 06-10, используемого в ГПА ГТН-16.

4. Изучение влияния приземных воздушных течений на работу маслоохладителей, установленных вблизи промышленных зданий, с целью повышения их эффективности в летний период.

5. Предложение рекомендаций и конструкций для увеличения тепловой мощности АВО масла путем обеспечения равномерного доступа воздуха к теплообменной секции и удаления использованного воздуха из маслоохладителя.

Научная новизна

1. Впервые исследована аэродинамика подсекционного пространства АВОм ГПА ГТН-16 типа 06-10. Установлено существенное неравномерное (до 4 раз) распределение скоростей охлаждающего воздуха на входе в теплообменную секцию.

2. Экспериментально доказана возможность повышения тепловой мощности АВОм ГТУ на величину до 12% методом выравнивания профиля скорости подводимого потока охлаждающего воздуха посредством установки специально разработанного направляющего аппарата во входной воздушный тракт.

3. Экспериментально исследованы закономерности процессов теплообмена и гидравлического сопротивления труб с оригинальными турбулизаторами импортного АВО масла типа 06-10. Получены обобщенные зависимости для расчета коэффициентов теплоотдачи и гидравлического сопротивления воздушного и масляного трактов теплообменной секции АВО.

4. Разработаны численные конечно-элементные модели межтрубного пространства трубного пучка и подсекционного пространства АВО, позволяющие исследовать теплогидравлические характеристики оребрения и аэродинамику воздушного потока во входном тракте теплообменника соответственно.

5. Разработана численная конечно-элементная модель пространства компрессорной стации, включающая АВО масла в окружении зданий и сооружений, позволяющая исследовать влияние движения приземных воздушных масс на работу маслоохладителя ГПА.

6. По результатам численного исследования выявлены условия возникновения рециркуляции отработавшего теплого воздуха, приводящей к снижению тепловой мощности АВО масла ГТУ на величину до 5,4% в летний период эксплуатации.

Теоретическая и практическая значимость

1. разработана оригинальная конструкция направляющего аппарата, повышающего тепловую мощность эксплуатируемого АВО масла за счет выравнивания потока охлаждающего воздуха перед оребрением;

2. на основании полученных обобщенных зависимостей уточнена методика теплового и гидравлического расчетов аппаратов воздушного охлаждения с типом теплообменной секции 06-10 и подобных конструкций.

3. сформулирован комплекс рекомендаций для инженерной практики по учету влияния движения приземных воздушных масс на работу маслоохладителей при проектировании компоновок оборудования компрессорных станций;

4. для снижения негативного влияния движения приземных воздушных масс на работу АВО масла в летний период эксплуатации, а также повышения тепловой мощности маслоохладителя при работе на режиме свободной конвекции в осенневесенний период эксплуатации предложено решение в виде установки вытяжных труб на выпускной тракт АВО; при помощи численного моделирования рассчитана оптимальная высота труб.

Вывод

Повышение эффективности АВО масла ГТУ является важной задачей, которая позволяет улучшить работу всей установки и снизить затраты на эксплуатацию. Разработка новых конструкций аппаратов, использование современных материалов и оптимизация условий эксплуатации позволяют достичь этой цели и обеспечить надежную работу ГТУ в различных условиях эксплуатации.

газотурбинный охлаждение масло аппарат

Список использованной литературы

1. Авраменко Р.Л. Внедрение частотно-регулируемого привода для вентиляционного и теплообменного оборудования газокомпрессорных станций / Р.Л. Авраменко, Р.В. Белянкин, Е.В. Устинов // МегаПаскаль. - 2010. - №5. - С. 29-34.

2. Белоусов Ю.В. Усовершенствование аппаратов воздушного охлаждения масла / Ю.В. Белоусов, И. Журавлева, А. Хороших, А. Долгополов, М. Карнаухов // Газовая промышленность. - 2004. - №2. - С. 31-33.

3. Ветошкин А.Г. Процессы инженерной защиты окружающей среды (теоретические основы): учебное пособие / А.Г. Ветошкин - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2004. - 326 с.

4. Габдрахманов А.А. Улучшение аэродинамических характеристик АВО за счет установки вытяжных устройств. В кн: Материалы 53-й науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. УГНТУ / А.А. Габдрахманов, Р.И. Тазетдинов, Н.А. Гаррис - Уфа, 2002. - С. 29.

5. Жинов А.А. Исследование влияния ветра на производительность вентиляторов воздушно-конденсационной установки геотермальной электрической станции/ А.А. Жинов, Д.В. Шевелев // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. - 2015. - № 1. - С. 107-119.

6. Идельчнк И.Е. Методы оценки влияния степени неравномерности распределения скоростей потока на эффективность работы промышленных аппаратов / И.Е. Идельчик // Теплоэнергетика. - 1962. - № 5. - С. 74-77.

7. Камелетдинов И.М. Энергосбережение при эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения на магистральных газопроводах: дис. на соиск. уч. степени канд. тенх. наук: 25.00.19 / Ильдар Масгутович Камелетдинов. - Уфа, 2002. - 207 с.

8. Князюк В.И. Теплообмен и аэродинамика комбинированных пакетов труб с поперечными наклонными ребрами / В.И. Князюк, А.Е. Лагутин, П.Ф. Стоянов // Проблемы региональной энергетики. - 2013. - №1(21). - С. 65-72.

9. Кунтыш В.Б. Тепловой и аэродинамический расчеты оребренных теплообменников воздушного охлаждения / В.Б. Кунтыш, Н.М. Кузнецов. - СПб.: Энергоатомиздат, 1992. - 281 с.

10. Мильман О.О. Экспериментальное исследование теплообмена при естественной циркуляции воздуха в модели воздушного конденсатора с вытяжной шахтой / О.О. Мильман, Б.А. Алешин // Теплоэнергетика. - 2005. -№5. - С. 17-18.

Размещено на Allbest.ru