WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Проведенные физико-химические, элементные и структурно-групповые анализы отложений позволили установить, что основной причиной появления отложений на лопатках осевых компрессоров является машинное масло, которое внутри компрессора при повышенном давлении и температуре активно взаимодействует с кислородом, водой и двуокисью серы, содержащимися в воздухе компрессорного цеха. Процессы взаимодействия приводят к образованию твердых, плохорастворимых карбоновых и сульфакислот, а также их эфиров. Одновременно эти продукты выступают в роли связующего для пыли, приносимой с воздухом, что значительно увеличивает скорость образования и толщину отложений на лопатках ОК.

Четвертый раздел главы посвящен исследованию растворяющей способности предложенного состава. В качестве реагентов был апробирован широкий круг как органических, так и неорганических соединений.

Качественная оценка растворимости отложений проводилась при комнатной температуре, а растворяющая способность растворителя оценивалась по интенсивности окраски раствора (изменяющегося от бесцветного до темнокоричневого). Далее отбирались лучшие растворители и для них количественно определялась степень растворяющей способности.

Наилучшей растворяющей способностью обладает водная смесь нашатырного спирта и Трилона Б, которая в течение 5 минут способна растворить до 60% лопаточных отложений. Для определения оптимальных концентраций данного раствора, при котором растворяющие способности смеси были бы наилучшими, был проведен полный факторный эксперимент.

Вид полученного уравнения регрессии y=41,25+2,75·x1-1,5·xсвидетельствует об отрицательном влиянии нашатырного спирта на растворяющую способность моющего раствора (х1 – концентрация ТрилонаБ, %; х2 – концентрация нашатырного спирта, %). Однако полное отсутствие его в растворе вызовет нарушение баланса рН. На основании априорной информации было принято установить значение концентрации нашатырного спирта 0,5%, и при этом значении проводился однофакторный эксперимент по идентификации зависимости качества моющего раствора от концентрации Трилона-Б.

Проведенный лабораторный эксперимент позволил определить, что максимум растворимости наблюдается при концентрации Трилона-Б 2-6%.

Достаточная степень растворимости наблюдается уже при двухпроцентной концентрации Трилона-Б (рисунок 1).

Концентрация Трилона-Б,% Рисунок 1 – Доля растворенного образца в зависимости от концентрации Трилона-Б Разработанный моющий раствор на основе водной смеси нашатырного спирта и Трилона –Б способен растворить до 60% лопаточных отложений, он химически инертен и его применение не вызывает осложнений в работе компрессора. Кроме того, разработанный раствор существенно дешевле и безопаснее жидкостей, используемых в промышленности для очистки ОК.

Третья глава посвящена исследованию и разработке методов планирования мероприятий по повышению энергетической эффективности ГПА. Как было показано во второй главе, одной из весьма эффективных мер улучшения технического состояния ГТУ является очистка проточной части осевого компрессора от загрязнений.

Первый раздел третьей главы посвящен количественной оценке влияния очистки воздушного компрессора на энергоэффективность работы газоперекачивающего агрегата. Проведение периодической очистки проточной части ОК позволяет повысить КПД газотурбинной установки.

Однако интенсивность изменения КПД компрессора снижается по мере Доля растворенного образца,% увеличения наработки ГПА и наступает момент, когда проведение последующих очисток нецелесообразно.

Собранные статистические данные позволяют сказать, что очистные работы приводят к разрывам временных зависимостей изменения КПД ОК (рисунок 2).

Анализ темпа снижения КПД компрессора ГТУ между очистками в зависимости от общей наработки показывает, что сложный характер изменения связан с природой эксплуатации ГПА и поэтому не может быть описан в классе элементарных функций полиномом с помощью метода наименьших квадратов.

ГПА 4 ГПА 6 ГПА 5 ГПА 0,86 0,87 0,88 0,89 0,9 0,91 0, Рисунок 2 – Изменение КПД компрессора от наработки ГПА в различные периоды очистки В этом случае наилучшим образом такой сложный вид описывается методом асимптотических координат, с помощью которого была получена модель изменения коэффициента полезного действия осевого компрессора от наработки после проведения очистных работ и с начала эксплуатации:

Наработка, тыс.ч.

к=(-0,0568 ·2 + 0,6253 · - 0,0056)·(0,90е-0,0010Н-0,94е-0,0013Н)+0,94е-0,0013Н, (1) где к – коэффициент полезного действия осевого компрессора;

– наработка после очистки осевого компрессора, тыс.ч.;

Н – наработка с начала эксплуатации, тыс.ч.

Анализ модели (1) показывает, что на начальных этапах работы ГТУ наблюдается высокий темп снижения КПД компрессора. По мере увеличения наработки ГПА приращение КПД компрессора после очистки снижается (к0). Полученная модель, с точностью до 0,5% описывающая экспериментальные данные, позволяет на основе количественного анализа изменения КПД осевого компрессора определить целесообразность проведения очистных работ.

Все вышеприведенные результаты были получены для различных режимов эксплуатации ГПА безотносительно их загрузки. Вместе с тем, анализ режимов работы магистральных газопроводов показывает, что их производительность значительно изменяется в течение года, что приводит к существенному отклонению основных параметров работы компрессорной станции от номинальных значений. На основании вышесказанного во втором разделе главы была сформулирована задача оптимизации режимов работы параллельно установленных газоперекачивающих агрегатов. На основании известной суммарной наработки после очистки всех ГПА в цехе требуется перераспределить время работы таким образом, чтобы суммарный коэффициент полезного действия компрессоров всей группы ГПА был максимальным. Решение поставленной задачи рассматривалось с помощью теории позиномов. В результате было получено уравнение расчета оптимального времени работы каждой газотурбинной установки с учетом проводимых очистных работ проточной части компрессоров в условиях неполной загрузки магистральных газопроводов:

bi ln( ) n i 1 i = + + ln( ) i, (2) i i n ф i=1 i bi i=i где ф – суммарная наработка всех ГПА в цехе, ч.;

i, bi – эмпирические коэффициенты, определяемые по индикаторной диаграмме индивидуально для каждого осевого компрессора в группе;

i – число ГПА в группе.

Данное уравнение позволяет рассчитать время работы каждого ГПА с учетом проводимых очистных работ проточной части компрессоров ГТУ.

Определяя интенсивность изменения КПД компрессоров ГТУ, можно достаточно точно определять время работы каждого из агрегатов, что позволит повысить КПД цеха на 1,5% (определяется из условия максимальной загрузки ГТУ с наибольшим КПД).

В третьем разделе разработана методика расчета оптимальной периодичности очисток по критерию минимальных удельных затрат на эксплуатацию установки.

Существующие периодичности очисток определяются графиком проведения данных работ по принципу «в удобное время». Для примера, на КС «Москово» за 10 лет среднее количество очисток органической крошкой составило 28 раз в год; по данным «Уренгойгазпрома» среднее количество очисток моющей жидкостью за 5 лет составило 4 раза в год. На КС «Шемордан» очистка проводится 2 раза в год (причем только для 9 ГПА из 26 установленных).

При определении периодичности очистки необходимо учитывать тот факт, что загрязнение проточной части компрессоров ГТУ происходит с разной интенсивностью, которое зависит от следующих факторов:

– от степени загрязнения и запыленности окружающей среды, где эксплуатируется агрегат;

– эффективности очистки воздуха в воздухозаборной камере;

– конструктивных и эксплуатационных особенностей ГПА (диаметр осевого компрессора, углы атаки на лопатках осевого компрессора, частота его вращения);

– качества работы масляных уплотнений переднего подшипника.

Вид функциональной зависимости можно установить методом наименьших квадратов по динамике изменения удельного расхода топливного газа (рисунок 3).

0,ГПА y = 0,0061x 0,ГПА ГПА y = 0,0061x y = 0,0072x 0,0,0,0,ГПА y = 0,0054x 0,0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 Наработка после очистки, тыс.ч.

Рисунок 3 – Увеличение удельного расхода топливного газа от времени В общем случае, удельные затраты (Sуд), т.е. затраты в единицу времени на поддержание ГТУ в рабочем состоянии, складываются из следующих составляющих:

Sуд=Sосн+Sдоп+Sочистка, (3) где Sосн – удельные затраты на топливный газ, при условии отсутствия отложений, руб/год;

Sдоп – дополнительные затраты на топливный газ, возникающие вследствие снижения КПД агрегата при загрязнении проточной части, руб/год;

Удельный расход топливного газа кг / кВтч Sочистка – удельные затраты на проведение очистных работ (затраты на приобретение моющего раствора; затраты газа на пуски и остановки ГПА, на работу турбодетандера, на продувку контура нагнетателя; на стравливание газа из контура; увеличение заработной платы обслуживающему персоналу за проведение очистных работ), руб/год.

Конечное уравнение определения оптимального периода между очистными мероприятиями выглядит следующим образом:

2Сочистка опт =, (4) А где А – коэффициент пропорциональности, руб/год;

Cочистка – стоимость очистных работ, руб.

В качестве примера в конце главы был оценен этот период для одного из газоперекачивающих агрегатов типа ГПА-16. Полученное значение составило 110 суток.

Четвертая глава посвящена оптимизации режимов эксплуатации компрессорных станций с целью снижения расхода топливного газа.

ГПУ-10- ГТК-10-4- ГТК-10-4- ГТ-6-750- ГПА- ГПА-16- ГТНРЦентр Центр Север Север 16МЖ- Центр 25ИСевер Центр Рисунок 4 – Разброс КПД ГТУ для разных турбоагрегатов КПД, % В процессе работы было обследовано около 170 газоперекачивающих агрегатов, эксплуатирующихся в разных климатических условиях.

На рисунке 4 показан разброс значений КПД для разных турбоагрегатов, эксплуатирующихся в одних и тех же условиях, который составляет от 19% до 30% для одной и той же компрессорной станции. Это объясняется работой ГПА на режимах, отличных от номинальных, разными давлениями газа на входе в КС и разным состоянием проточной части компрессора ГТУ.

Основным беззатратным мероприятием, позволяющим уменьшить расход топливного газа, повысить общий коэффициент полезного действия, снизить себестоимость перекачки газа является оптимизация режимов работы компрессорных станций.

В третьем разделе разработан алгоритм оптимизации параметров режимов работы компрессорной станции. Оптимальный режим работы компрессорной станции рассмотрен из условия одинаковой загруженности отдельных агрегатов на различных ступенях повышения давления:

при =2:

а 0 +1 а 1 = ;

= / 1 ;

(5) 2 при =3:

1 а а а 0 + 2 2 0 +1 а 3 =, 1 = ; 2 = ;

(6) а 1 3 0 + где 1, 2, 3– степень повышения давления первой, второй и третьей ступеней;

0 – степень повышения давления компрессорной станции;

а – комплексная энергетическая характеристика технологического элемента системы;

– число последовательно работающих ступеней сжатия на КС.

При решении поставленной задачи определялась частота вращения nj агрегатов j-й ступени, которая обеспечивает заданную степень повышения давления i (по формулам (5) и (6)). Для этого методом последовательного приближения относительно nj решалось уравнение (qвj, nj)=j. (7) На практике, как правило, пользуются приведенной характеристикой центробежного нагнетателя, кривые которой можно описать зависимостью вида ~ ~ ~ ~ i '= 1i - '= ai Q + bi Qm +1 ;, (8) где ai, bi, mi – эмпирические коэффициенты;

~ Q – безразмерная переменная.

~ ~ = ( - 0 ) / d2 ; Q = (Q - Q1) / d1, (9) ~ где Q – фактическая объемная производительность, м3/мин;

~ Q1 – наименьшее значение расхода, от которого начинаются кривые приведенной характеристики, м3/мин;

d1, d2 – характерные масштабы по осям Q и.

Полученное уравнение (10) позволяет определить оптимальную степень сжатия каждой ступени КС:

mi Q ai + bi - Q1 Q - Q. (10) = 0 + - d 1i d1 d В качестве примера рассмотрена оптимизация КС, работающей четырьмя агрегатами в две ступени компримирования.

Проведенные по предложенной методике расчеты показали, что в рабочем диапазоне изменения расходов оптимизация режимов работы компрессорной станции позволит повысить суммарный политропический КПД и снизить расход топливного газа на 5,5%.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 1 На основании проведенного эксергетического анализа установлено, что приоритетным направлением повышения энергетической эффективности работы газоперекачивающего агрегата без вывода его в ремонт является проведение очистки проточной части осевого компрессора.

2 На основании проведенных исследований образцов отложений, образующихся на лопатках осевых компрессоров в процессе эксплуатации ГТУ, разработан состав моющего раствора водной смеси нашатырного спирта и Трилона-Б, способный растворять до 60% лопаточных отложений воздушных компрессоров ГПА.

3 Предложен метод определения оптимального периода между очистками проточной части осевых компрессоров ГТУ по критерию минимальных удельных затрат на эксплуатацию установки. Показано, что для ГПА-16 оптимальным является период очистки порядка суток.

4 Получена аналитическая модель определения оптимального времени работы ГПА, учитывающая техническое состояние осевого компрессора, в условиях снижения загрузки магистральных газопроводов, позволяющая повысить КПД цеха на 1,5%.

5 Разработан метод регулирования режимов работы КС, позволяющий повысить политропический КПД цеха и сократить расход топливного газа не менее чем на 5,5 %.

Основные результаты работы опубликованы в следующих научных трудах:

1 Сулейманов А.М. Пластинчатый теплообменник/ А.М.Сулейманов// Тезисы докладов 48-й научно-технической конференции УГНТУ. - Уфа, 1998.- С.29.

2 Сулейманов А.М. Проблемы достоверной информации при заполнении энергетического паспорта/А.М.Сулейманов, Г.А.Юкин// Энергоресурсосбережение в РБ: Материалы Всероссийская научнотехнической конференции. - Уфа, 2001.

3 Сулейманов А.М. Особенности энергетического обследования компрессорных станций/ А.М.Сулейманов, Г.А.Юкин // Региональные проблемы энергосбережения и пути их решения:

Материалы VI Всероссийской конференции. - Н.Новгород, 2002.- С.143-144.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»