Повышение энергоэффективности стационарных режимов работы установок охлаждения газа с частотно - регулируемым электроприводом

• Автор: Алимов, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 116 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Современное состояние проблемы

1.2 Краткий обзор работ по моделированию и оптимизации процессов охлаждения газа

1.3 Характеристика объекта управления

Выводы по главе

Глава 2. АНАЛИТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

2.1 Характеристики электропривода

2.2 Аэродинамические процессы

2.3 Процессы теплообмена
2.3.1 Теоретический анализ процессов теплообмена в аппаратах воздушного охлаждения газа
2.3.2 Экспериментальное исследование тепловых характеристик АВО
Выводы по главе
Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И МЕТОДИКА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИЯ СТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ

3.1 Общая постановка задачи оптимизации режимов работы УОГ
3.2 Постановка задачи оптимизации для типового УОГ
3.3 Аналитическое решение задачи
Выводы по главе
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ АВО ГАЗА
4.1 Анализ влияния вариаций тепловых характеристик АВО на оптимальное решение

4.2 Анализ эффективности оптимальных алгоритмов управления
4.3 Реализация оптимальных алгоритмов управления
4.4 Синтез регулятора температуры САУ АВО газа
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Диссертация посвящена разработке математических моделей и оптимизации алгоритмов управления установками охлаждения газа компрессорных станций магистральных газопроводов и повышению на этой основе эффективности использования энергии частотно — регулируемыми электроприводами вентиляторов аппаратов воздушного охлаждения газа.
Актуальность темы
В условиях роста цен на электроэнергию важное место в повышении экономической эффективности предприятий Газпрома занимают мероприятия по энергосбережению на всех стадиях транспортировки газа.
Современная технология транспортировки газа по магистральным трубопроводам требует его охлаждения до определенной температуры. Необходимость охлаждения газа продиктована требованиями повышения пропускной способности магистральных трубопроводных систем, обеспечения качества подготовки товарной продукции, надежности и эффективности эксплуатации газового оборудования, снижения эксплуатационных расходов в системе транспортировки. С этой целью на газотранспортных предприятиях - на компрессорных станциях (КС) магистральных газопроводов, станциях подземного хранения газа и других объектах широкое применение нашли аппараты воздушного охлаждения (АВО) газа.
Температура газа на линейном участке газопровода не должна превышать максимальную температуру, которую способно выдержать изоляционное покрытие трубопровода, а так же должна быть выше температуры точки росы для транспортируемого газа во избежание образования гидратов. Задача регулирования температуры газа на выходе установки охлаждения газа (УОГ) может быть решена несколькими способами: отключением одной или нескольких секций, отключением вентиляторов у части работающих АВО газа, изменением угла установки

определяет мощность Р на валу и мощность, потребляемую электродвигателем из сети.
2.1 Характеристики электропривода
С учетом решаемой в диссертационной работе задачи наибольший интерес представляют нагрузочные характеристики вентиляторов в составе электропривода. Указанные характеристики устанавливают взаимосвязь момента сопротивления и мощности на валу вентилятора и частоты вращения вентилятора. Учитывая, что в установившихся режимах момент сопротивления механизма уравновешен моментом электродвигателя, нагрузочные характеристики позволяют определить момент на валу электродвигателя и при известных характеристиках электропривода найти мощность, потребляемую из сети.
Известно, что момент на валу вентилятора (статический момент) при постоянном угле атаки лопастей зависит от квадрата частоты вращения п вентилятора
ґ 2 п
Мс =Мс.ном
а мощность на валу зависит от относительной скорости в третьей степени

с с.ном
Ґ Л3 П
(2.1)
где пном - номинальная частота вращения, Мсном, Рс.Ном - соответственно, номинальный момент и номинальная мощность на валу вентилятора при номинальной частоте вращения.
Частотно - регулируемый электропривод вентиляторов выполнен в виде замкнутой по скорости системы, благодаря чему задаваемая частота вращения поддерживается с высокой точностью. В результате частота вращения двигателя пропорциональна частоте выходного напряжения