Энергоэффективность компримирования природного газа на промысле


На правах рукописи

ВОРОНЦОВ МИХАИЛ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ КОМПРИМИРОВАНИЯ

ПРИРОДНОГО ГАЗА НА ПРОМЫСЛЕ ПРИ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОСНОВНОГО ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ

Специальность 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы в нефтяной и газовой промышленности

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2012

Работа выполнена в Обществе с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий – Газпром ВНИИГАЗ».

Научный руководитель ‑

доктор технических наук

Козлов Сергей Иванович

Официальные оппоненты:

Калинин Александр Фёдорович

доктор технических наук, профессор кафедры Термодинамики и тепловых двигателей РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина

Стурейко Ольга Петровна

кандидат технических наук,

главный научный сотрудник

Отдела прогнозных ресурсов углеводородов ООО «Газпром ВНИИГАЗ»

Ведущая организация ‑

Ухтинский государственный технический университет, г. Ухта

Защита состоится «13» февраля 2013 г. в 13 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 511.001.02, созданном на базе ООО «Газпром ВНИИГАЗ» по адресу: 147717, Московская обл., пос. Развилка, ООО «Газпром ВНИИГАЗ», 2 этаж, конференц-зал ОНТЦ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ООО «Газпром ВНИИГАЗ».

Автореферат разослан «____» _____________ 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

канд. техн. наук

Курганова Ирина Николаевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Эффективность использования энергии является важным показателем научно-технического и экономического развития страны. В настоящее время в России удельные затраты энергии на единицу ВВП выше чем в США в 4 раза, Японии в 3,6 раза, Германии в 2,5 раза. Поэтому снижение энергопотребления (энергосбережение) — важная задача для всех отраслей экономики России.

Энергосбережение — одно из основных направлений развития ОАО «Газпром». Одним из наиболее энергоёмких технологических процессов является компримирование природного газа. Газоперекачивающие агрегаты (ГПА) компрессорных станций (КС) потребляют 80-85 % общих затрат газа на собственные технологические нужды. В частности, на промысловых дожимных КС (ДКС) затраты на топливный газ для ГПА в период падающей добычи могут достигать 50 % в общей структуре эксплуатационных затрат. Кроме того, изучение режимов работы промысловых технологических систем показало, что, как правило, ДКС работают на нерасчётных режимах, вследствие различия проектных и фактических показателей разработки, несовпадения фактических характеристик оборудования и принятых при проектировании, неравномерности режимов работы (сезонной, суточной) и др.

Данное обстоятельство не позволяет реализовать потенциал эффективности проектных решений и в основном приводит к перерасходу топливного газа (энергопотребления) относительно проектных значений. В наиболее тяжёлых случаях требуется внеплановая реконструкция ДКС для адаптации к изменившимся условиям работы, что приводит к дополнительным финансовым затратам. Таким образом, оценка показателей эффективности возможных нерасчётных режимов работы при проектировании промысловой технологии компримирования имеет большое практическое значение, особенно для удалённых добычных объектов крайнего севера, арктического шельфа.

Поэтому исследование энергоэффективности промысловых технологий компримирования газа в условиях неравномерности и отклонения от проектных значений показателей эксплуатации основного газоперекачивающего оборудования является актуальной темой диссертации.

Целью диссертационной работы является разработка новых научно-обоснованных методов повышения энергоэффективности компримирования природного газа на промысле при неравномерности и отклонении от проектных значений показателей эксплуатации основного оборудования, компрессоров и приводных двигателей в составе газоперекачивающих агрегатов.

Задачи исследования

Провести количественную оценку динамики показателей эксплуатации существующих ДКС и их отклонения от проектных значений.

Разработать методику количественной оценки влияния параметров режима работы ГПА на показатели энергоэффективности.

Разработать методику моделировния газодинамических характеристик (ГДХ) высоконапорных центробежных (ЦБК) и осевых компрессоров (ОК) природного газа, обеспечивающую высокую точность математического описания ГДХ (не менее 1,0-3,0 %), что позволит повысить точность прогнозных расчётов показателей энергоэффективности ГПА.

Выполнить теоретическое обоснование применения методов повышения энергоэффективности промысловых систем компримирования газа в условиях неравномерности и отклонения от проектных значений показателей эксплуатации основного газоперекачивающего оборудования:

провести ранжирование параметров работы ГПА по степени влияния на показатели энергоэффективности;

определить и обосновать показатели чувствительности энергоэффективности технологии компримирования к отклонению от проектных условий эксплуатации;

провести сравнительный анализ чувствительности показателей энергоэффективности распределённой и централизованной схем компримирования, различных типов ГПА к изменению условий эксплуатации.

Научная новизна работы

В результате выполнения диссертации разработаны:

методика моделирования ГДХ центробежных и осевых компрессоров с использованием двухпараметрических аппроксимационных уравнений, обеспечивающая высокую точность описания ГДХ (не ниже 1,0-3,0 %) как для низко-, так и высоконапорных, одно- и многоступенчатых модификаций;

методики оптимизации энергоэффективности компримирования газа на промысле при распределённой схеме и при многоступенчатом сжатии с промежуточным охлаждением на ДКС исходя из минимума расхода топливного газа при заданных давлениях нагнетания ДКС и на устье скважин.

Обоснованы показатель чувствительности энергоэффективности к изменению условий эксплуатации и необходимость его оценки на этапе проектирования технологии компримирования в составе промысла.

Впервые проведен сравнительный анализ распределённой и централизованной схем компримирования на промысле для вариантов оснащения ГПА различными типами компрессорных машин (винтовые, поршневые, осевые и центробежные компрессоры) и приводов (поршневые и газотурбинные двигатели) по критерию чувствительности энергоэффективности к отклонению фактических показателей эксплуатации от проектных. На основе полученных данных определена область рационального применения осевых компрессоров, схемы распределённого компримирования.

Защищаемые положения:

Методика моделирования ГДХ с использованием двухпараметрических аппроксимационных уравнений, позволяющая с высокой точностью (1,0-3,0 %) описывать ГДХ низко- и высоконапорных модификаций осевых и центробежных компрессоров, как одно-, так и многоступенчатых конструкций.

Обоснование показателя чувствительности энергоэффективности компримирования газа к изменению показателей эксплуатации для сравнения различных вариантов технологии компримирования на промысле.

Методики оптимизации энергоэффективности распределённой схемы компримирования на промысле и многоступенчатых схем сжатия газа с промежуточным охлаждением на ДКС.

Обоснование областей применения распределённой схемы компримирования и осевых компрессоров, исходя из условия получения энергосберегающего эффекта при неравномерности показателей эксплуатации основного оборудования и их отклонения от проектных значений.

Практическая ценность работы

Результаты работы использованы при разработке проекта реконструкции ДКС Вуктыльского газопромыслового Управления, специальных технических условий на проектирование, строительство и эксплуатацию объектов добычи и подготовки газа и газового конденсата Чаяндинского НГКМ.

Разработанные методики и результаты работы могут быть использованы в производственных и проектных организациях при разработке программ энергосбережения и повышения энергоэффективности компримирования газа на промысловых объектах ОАО «Газпром», в том числе на морских добычных объектах.

Апробация работы. Основные результаты исследований были представлены на II и III Научно-практической молодежной конференции «Новые технологии в газовой отрасли: опыт и преемственность» (ООО «Газпром ВНИИГАЗ», 2010 г., 2011 г.), Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Новые решения и технологии в газотурбостроении», ЦИАМ, Москва, 2010 г.

Работа «Технологическое развитие дожимного комплекса месторождений, находящихся на завершающей стадии разработки на примере дожимной компрессорной станции Вуктыльского ГПУ», содержащая результаты настоящего исследования, удостоена диплома победителя во всероссийском конкурсе на лучшую молодёжную научно-техническую разработку по проблемам топливно-энергетического комплекса ТЭК-2010.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, из них 3 в ведущих рецензируемых научных журналах, определённых Минобрнауки РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 145 наименований. Работа изложена на 155 страницах, включая 86 рисунков и 38 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснован выбор направления исследования и его цель, определены основные задачи, показана их актуальность, научная и практическая значимость.

В первой главе рассмотрены существующие и перспективные технологии компримирования газа на промысле. Проведен количественный анализ динамики фактических показателей эксплуатации ДКС с газотурбинными ГПА в годовом, квартальном и сезонном (зима, лето) временных разрезах, а также их соответствия проектным значениям. Определялись амплитуда изменения, среднеквадратичное отклонение, коэффициент вариации и величина отклонения от проектных значений для температуры на входе ( EMBED Equation.3 ), давления на входе-выходе ( EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 ) ЦБК / ДКС, производительности ДКС, при стандартных условиях (q, млн ст.м3/сут).

На примере ДКС Уренгойского и Ямбургского НГКМ показано, что в течение одного квартала отклонение от среднего значения производительности может достигать 28,4-37,8 %, а для входного давления 16,9-48,8 %. Максимальные отклонения от среднегодового значения достигают 57,1 % и 58,3 % для производительности и давления соответственно. Снижение входного давления относительно проектных значений достигает 15,0 %.

Вопросами энергоэффективности компримирования природного газа занимались Генкин К.И., Белоконь Н.И., Поршаков Б.П., Промтов А.И., Семичев В.Г., Доброхотов В.Д, Смерека Б.М., Щуровский В.А, Аркский А. К., Галиуллин З.Т., Хворов Г.А., Стурейко О.П.

Исследование нерасчётных режимов газоперекачивающего оборудования и обоснование перспективности их исследования впервые выполнены Е.В. Леонтьевым  в середине 70-х годов для КС магистральных газопроводов (МГ). Анализ фактических режимов показал, что по сравнению с КС МГ для ДКС характерны более высокие степени неопределённости и динамика изменения показателей эксплуатации.

Во второй главе представлена методика расчёта режимов работы ГПА, оснащённых различными типами приводных двигателей и компрессорных машин: газотурбинная установка (ГТУ), поршневой двигатель (ПД), центробежный и осевой (ЦБК и ОК), поршневой и винтовой (ПК и ВК) компрессоры, рассмотрены существующие способы моделирования газодинамических характеристик лопаточных компрессоров ‑ ЦБК и ОК.

В качестве критерия для сравнения энергоэффективности работы систем компримирования с использованием различных типов компрессоров и двигателей принят удельный расход топливного газа: расход ТГ ( EMBED Equation.3 ), отнесённый к производительности ГПА ( EMBED Equation.3 ), ‑ параметр определяет затраты ТГ на единицу объёма продукции, тыс.м3/млн. м3.

EMBED Equation.3 ,(1)

где EMBED Equation.3 — удельная мощность компримирования: потребная мощность «на валу» привода ( EMBED Equation.3 ), отнесённая к производительности ГПА ( EMBED Equation.3 ), определяющая энергозатраты на единицу объёма продукции, кДж/(млн м3/сут); EMBED Equation.3  ‑ эффективный КПД привода.

Методика расчёта режимов работы ГПА включает в себя определение показателей свойств и процесса сжатия природного газа (Z ‑ коэффициент сжимаемости; k ‑ показатель адиабаты; EMBED Equation.3 ,  EMBED Equation.3  ‑ температурный и объёмный показатели политропы), параметров режима работы ГПА (Q ‑ производительность, м3/мин; EMBED Equation.3  ‑ степень сжатия (отношение давлений); EMBED Equation.3  ‑ частота вращения ротора компрессора (ГПА), об/мин; EMBED Equation.3  ‑ температура нагнетания, К), показателей энергоэффективности оборудования ГПА и в целом ДКС ( EMBED Equation.3  ‑ КПД компрессора, EMBED Equation.3  ‑  эффективный КПД привода, EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 ).

При расчёте значений КПД агрегатов ГПА учитывается изменение КПД при отклонении от номинального режима работы: EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 . Здесь EMBED Equation.3 , где EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 ‑ КПД на рассматриваемом режиме работы и его номинальное значение, определённые по паспортной характеристике оборудования.

Номинальные значения КПД привода ( EMBED Equation.3 ) и компрессора ( EMBED Equation.3 ) назначаются на основании обобщения данных каталогов, нормативных документов и фактических характеристик оборудования. Влияние режима работы учитывается по обобщённым характеристикам компрессоров и приводных двигателей, безразмерным зависимостям: EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 , где безразмерные параметры определяются по формулам вида EMBED Equation.3 ; EMBED Equation.3 ‑ эффективная приведённая мощность на валу ГТУ, EMBED Equation.3 , где EMBED Equation.3 ‑ коэффициент загрузки мощности привода.

Параметры режимов работы исследуемой системы (ДКС и ГПА) можно разделить на внешние и внутренние (рисунок 1).

SHAPE \* MERGEFORMAT

Рисунок 1 ‑ Параметры режимов работы ГПА

Влияние параметров режима (рисунок 1) на энергоэффективность ГПА определяется по методике, основанной на методе малых отклонений (МО).

Расчётные зависимости в виде МО получаются в результате линеаризации точных уравнений. Так, формула (1) для критерия энергоэффективности в виде МО примет вид: EMBED Equation.3 . Для учёта влияния всех интересующих нас показателей эксплуатации (рисунок 1) уравнение для EMBED Equation.3 представляется в виде системы двух уравнений (2) в виде МО:

EMBED Equation.3 ,(2)

где EMBED Equation.3 ‑ относительное изменение параметра Xi; EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 ‑ параметры, определяющие режим работы привода и газового компрессора; EMBED Equation.3 – коэффициент влияния, определяющий как изменяется значение функции Y при увеличении (уменьшении) аргумента X на 1,0 %.

Значения Kу,х определяются по формулам вида:

EMBED Equation.3 ,(3)

где Xi0, Y0 ‑ значения на расчётном режиме; EMBED Equation.3 ‑ частные производные от функции определяемого параметра Y по аргументам Xi.

Частные производные параметров Z , EMBED Equation.3 и EMBED Equation.3 в формулах для Kу,х технологических параметров ( EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 и др.) определяются числено по формуле Стирлинга (центральной разностной производной):

EMBED Equation.3 , (4)

где h – величина шага для аргумента EMBED Equation.3 функции EMBED Equation.3 .

Основу моделирования режима работы компрессорной машины (КМ) составляет математическое описание её характеристики, точность описания которой определяет точность оценки энергопотребления ГПА. Математическая модель характеристик КМ включает в себя аппроксимацию фактических данных и методику их пересчёта на иные условия работы (Tн, состав газа, n).

Для моделирования ГДХ ЦБК в газовой промышленности получил широкое распространение метод приведённых характеристик. Основу модели составляют зависимости EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 , полученные для одной (базовой) частоты вращения ротора ЦБК ( EMBED Equation.3 ). Для аппроксимации используют полиномы вида EMBED Equation.3 ; EMBED Equation.3 , где EMBED Equation.3 – коэффициенты полиномов, m – степень полинома. Точность аппроксимации в соответствии с методом наименьших квадратов обеспечивается выбором степени полинома m, исходя из минимума среднеквадратичного отклонения расчётных и фактических значений. Пересчёт на иные условия работы осуществляется по уравнениям (5), которые являются частным случаем общих уравнений теории подобия лопаточных машин (таблица 1).

EMBED Equation.3 , (5)

где EMBED Equation.3 ,  EMBED Equation.3 ; EMBED Equation.3  – плотность (кг/м3) газа на входе в компрессор; EMBED Equation.3  – внутренняя мощность ЦБК (кВт, МВт). Индексом пр обозначены параметры приведения ГДХ, штрихом ‑ параметры пересчёта на «новые» условия работы.

Таблица 1 – Формулы расчёта ГДХ ЦБК при изменении условий его работы

№ п/п

Допущения

Расчётные зависимости

Производитель-ность

удельная работа (напор)

Политроп-ный КПД

Внутренняя мощность ЦБК

1

Общий вид

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

2

EMBED Equation.3

(при EMBED Equation.3 <1,5)

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3 ‑ коэффициент изменения удельного объёма (отношение удельных объёмов на входе и выходе ЦБК)

Известно, что зависимости метода приведённых характеристик (таблица 1, строка 2) верны в случае ε < 1,5, а допущение о равенстве КПД ( EMBED Equation.3 ) выполняется приближённо, и только для одно- и двухступенчатых ЦБК. Погрешность пересчёта увеличивается с ростом ε, отклонением от условий подобия по числам Маха и Рейнольдса, показателю адиабаты (Re = idem, M= idem, k=idem), а также от области автомодельности (Re > 1∙106, M< 0,6).

При моделировании высоконапорных многоступенчатых ЦБК необходимо учитывать изменения EMBED Equation.3 (таблица 1, строка 1) и EMBED Equation.3 . Аналитические зависимости для определения данных параметров отсутствуют, существующие расчётные методы (вычислительная газовая динамика, использование характеристик модельных ступеней) характеризуются сложностью и трудоёмкостью, требуют большого количества исходных данных и, в основном, используются разработчиками КМ.

Эмпирические зависимости имеют ограниченную область применения, например формулы для EMBED Equation.3 (таблицы 1, строка 3) могут применяться только для одноступенчатых ЦБК. Поэтому наиболее надёжным способом определения вида ГДХ многоступенчатых ЦБК является проведение испытаний при различных частотах вращения. Экспериментальные данные удобно аппроксимировать двухпараметрическими уравнениями:

EMBED Equation.3 , (6)

EMBED Equation.3 , (7)

где EMBED Equation.3 ‑ относительная частота вращения ротора компрессора; EMBED Equation.3 ‑ относительный политропный КПД; EMBED Equation.3 ‑ безразмерная производительность; EMBED Equation.3 ‑ безразмерный напор; EMBED Equation.3 ‑ параметр, учитывающий фактическое изменение параметров ГДХ с изменением EMBED Equation.3 .

Значения коэффициентов EMBED Equation.3 и EMBED Equation.3 определяются в результате решения системы линейных уравнений, в качестве исходных данных используются значения экспериментальных параметров ГДХ для трёх различных частот вращения ротора ЦБК. В случае изменения параметров EMBED Equation.3 значения коэффициентов EMBED Equation.3 и EMBED Equation.3 в (6) и (7) определяются по формулам вида:

EMBED Equation.3 (8)

В третьей главе проведена оценка методической погрешности метода МО (ММО), влияния компонентного состава газа и выбора уравнения состояния на результаты расчёта показателей энергоэффективности, а также сравнительный анализ способов моделирования ГДХ ЦБК, рассмотренных в главе 2.

Методическая погрешность ММО обусловлена допущением EMBED Equation.3 при проведении линеаризации точных зависимостей. Из сравнения результатов расчёта EMBED Equation.3 и EMBED Equation.3 по точным формулам и формулам в виде МО (2) следует, что погрешность определения EMBED Equation.3 по уравнениям в виде МО всегда меньше величины отклонения параметров работы ГПА. Погрешность расчёта EMBED Equation.3 не превышает 1,0 % при изменении удельной мощности EMBED Equation.3  = ±20,0 % и EMBED Equation.3 от минус 15,0 % до плюс 7,0 % Таким образом, точность уравнений в виде МО удовлетворяет целям данного исследования.

Определено, что выбор уравнения состояния не оказывает существенного влияния на точность расчётов по ММО, вследствие малой величины коэффициентов влияния EMBED Equation.3  (0,10-0,15) и EMBED Equation.3  (10∙10-5-16∙10-5). Указанные значения получены в результате расчётов с использованием расчётной процедуры НТП МГ (Нормы технологического проектирования МГ), уравнений Пенга-Робинсона, Бенедикта-Вэбба-Рабина, Соаве-Редлиха-Квонга.



Сравнительный анализ точности методик пересчёта ГДХ с учётом изменения EMBED Equation.3 (таблица 1, строка 3) и без него (метод приведённых характеристик) проведён с использованием данных о характеристиках ЦБК различного назначения, напорности и конструктивного исполнения, опубликованных в литературе (таблица 2), и фактических режимов работы ЦБК в составе ГПА ДКС (СПЧ 498-16-46/1,7).

Определялись максимальная величина погрешности EMBED Equation.3 и EMBED Equation.3 , и их влияние на расчёт показателей энергоэффективности ГПА, EMBED Equation.3 и EMBED Equation.3 (рисунок 2). Также учитывалась погрешность определения расхода на границе помпажа.

а)

б)

Рисунок 2 – Погрешность определения параметров работы ГПА для различных методик пересчёта ГДХ ЦБК:

а) Погрешность определения EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 ;

б) Погрешность определения мощности EMBED Equation.3 и расхода топливного газа EMBED Equation.3 ;

‑ с учётом коэффициентов изменения объёма;

‑ метод приведённых характеристик;

● – политропный КПД; ◊ ‑ степень сжатия;

▲― мощность «на валу» привода; ∆ ‑ расход топливного газа

Значения EMBED Equation.3 и EMBED Equation.3 на рисунке 2б определялись по формулам:

EMBED Equation.3 , (9)

EMBED Equation.3 , (10)

где EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 ; EMBED Equation.3 , EMBED Equation.3 определялись для загрузки мощности привода Kз=0,9.

Таблица 2 – Компрессоры для сравнения методик моделирования ГДХ

№ п/п

Название

Тип компрессора

Количество рабочих колёс

Номинальная степень сжатия

Объект применения

1*

СПЧ 498-16-46/1,7

ЦБК

(Н498-31-1ЛСМ в составе ГПА)

3

1,7

ГПА-16ДКС-07 в составе ДКС

2

ЦБК

1

2,5

Холодильная установка

3

двухкорпусный ЦБК 95-81-1

Секция низкого давления (ЦНД)

4

1,9

Газоперерабатывающий завод

4

Секция высокого давления (ЦВД)

4

1,8

*‑ фактические данные

Сравнительный анализ точности способов моделирования ГДХ проведён на примере характеристики одноступенчатого ЦБК с εном= 4,0 (рисунок 3).

Из результатов сравнения способов пересчёта и моделирования ГДХ следует, что:

При использовании метода приведённых характеристик для высоконапорных и многоступенчатых ЦБК:

расход на границе помпажа при EMBED Equation.3 больше фактического, а при EMBED Equation.3 меньше. Для рассмотренных ГДХ компрессоров таблицы 2 погрешность составила 6,8-12,0 %;

расчётные значения EMBED Equation.3 и EMBED Equation.3 превышают фактические, погрешность возрастает с увеличением напорности, количества ступеней ЦБК (рисунок 2) и нарушения подобия по числу Маха, Мu.

Учёт изменения EMBED Equation.3 приводит к снижению погрешности определения EMBED Equation.3 и EMBED Equation.3 в среднем на 1,0-3,0 %, границы помпажа до 1,0-5,6 %. Однако удовлетворительная точность (1,0-3,0 %) обеспечивается только для случая одноступенчатого ЦБК при обеспечении подобия по Мu.

Наименьшие погрешности (до 2,0 % для EMBED Equation.3 и до 3,0 % для EMBED Equation.3 ) обеспечиваются в случае моделирования ГДХ с использованием двухпараметрических уравнений вида (6), (7).

a)

б)

в)

Рисунок 3 – Сопоставление способов математического описания ГДХ ЦБК на примере характеристики одноступенчатого ЦБК со степенью сжатия 4,0

а) Напорная характеристика;

КПД-характеристика: б) EMBED Equation.3 =0,9 (56 000 об/мин); в) EMBED Equation.3 =0,6 (36 000 об/мин)

Параметры приведения: k=1,4;T=288,15 К;R=273 Дж/кг; n=62000 об/мин

O – фактические данные;

‑ метод приведённых характеристик;

‑ с учётом коэффициентов изменения объёма (kv);

‑ двухпараметрическая аппроксимация.

В четвертой главе теоретически обосновано применение новых методов повышения энергоэффективности компримирования природного газа на промысле с учётом нерасчётных режимов. Проведены ранжирование показателей эксплуатации по степени влияния на энергоэффективность компримирования и сравнительный анализ чувствительности показателя энергоэффективности для централизованной и распределённой схем компримирования, центробежных и осевых компрессоров, а также различных комбинаций «привод-компрессор»: 1) ЦБК+ГТУ; 2) ЦБК+ПД; 3) ПК+ПД; 4) ВК+ПД; 5) ПК+ГТД; 6) ВК+ГТД; 7) ВК+ГТД.

Количественно влияние показателей эксплуатации на EMBED Equation.3 определяется значением соответствующих коэффициентов влияния. Влияние EMBED Equation.3 и параметров внешней среды (Ta, Pa) на EMBED Equation.3 в основном зависит (рисунок 4) от загрузки номинальной мощности привода ( EMBED Equation.3 или EMBED Equation.3 ), а технологических показателей от степени сжатия газового компрессора (рисунок 5).

Наибольшее влияние на EMBED Equation.3 оказывает изменение удельной мощности: при EMBED Equation.3 =0,85-1,10 значения коэффициентов влияния составляет для ГТУ EMBED Equation.3 = 0,75-0,92 и для ПД EMBED Equation.3 ≈ 1,0. Удельная мощность в свою очередь в основном определяется технологическими параметрами: EMBED Equation.3 = минус 1,0 – минус 1,1; EMBED Equation.3 =1,6‑1,0; EMBED Equation.3 = минус 3,3 – минус 1,0. Поэтому локальная оптимизация технологии компримирования обладает низким потенциалом энергосбережения (3,0-2,0 %), который в основном обусловлен достигнутым уровнем развития турбо-машиностроения (ГТУ, ЦБК). Дальнейшее повышение энергоэффективности промысловой технологии компримирования требует проведения оптимизации технологической схемы промысла, в целом, с учётом особенностей совместной работы основных объектов: ДКС, газосборная сеть (ГСС), установка комплексной подготовки газа (УКПГ), головная КС.



Страницы: 1 | 2 | Весь текст