Оптимизация термодинамических параметров в теплотехническом процессе компримирования газа

• Автор: Ярунина, Наталья Николаевна
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1. Анализ фактических режимов сжатия и охлаждения газа при его передаче по трубопроводам
1.2. Аналитический обзор научных работ по выбору термодинамических параметров компримируемого газа

1.2.1. Выбор температуры транспортируемого газа

1.2.2. Выбор давления компримируемого газа при его передаче по трубопроводам

1.3. Постановка задачи

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ СЖАТИЯ, ОХЛАЖДЕНИЯ И ПЕРЕДАЧИ ГАЗА ПО ТРУБОПРОВОДАМ

2.1. Математическое моделирование группы центробежных нагнетателей компрессоров

2.2. Математическое моделирование теплообменных аппаратов воздушного охлаждения газа

2.3. Математическое моделирование участка газопровода между двумя компрессорными станциями
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИРОДНОГО ГАЗА ПРИ ЕГО ПЕРЕДАЧЕ ПО ТРУБОПРОВОДАМ
3.1. Основные теоретические положения методики
3.2. Синтез математических моделей отдельных элементов в единую оптимизационную модель теплоэнергетической системы сжатия, охлаждения и передачи газа по трубопроводам
3.3. Выбор оптимизируемых параметров
3.4. Выбор критериев оптимизации
3.5. Выбор алгоритма и метода оптимизации
3.6. Оценка погрешности оптимизационной модели
ГЛАВА 4. ПРОВЕДЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОПТИМИЗАЦИОШ1ЫХ РАСЧЕТОВ
4.1. Исследование влияния охлаждения газа в АВО на энергетическую эффективность системы сжатия, охлаждения и передачи газа по трубопроводу
4.2. Оптимизация теплоэнергетической системы сжатия, охлаждения и передачи газа по трубопроводу в зимний период
4.3. Оценка энергетической эффективности технологий, направленных на регулирование режимов сжатия и охлаждения компримируемого газа
4.3.1. Реагирование температуры газа аппаратами воздушного охлаждения
4.3.2. Регулирование степени сжатия давления газа за счет частотнорегулируемого привода
4.4. Проверка адекватности разработанной методики и математических моделей
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Результаты численных экспериментов по исследованию влияния термодинамических параметров компримируемого природного газа давления и температуры на энергетическую эффективность системы сжатия, охлаждения и передачи газа по трубопроводам. Практические рекомендации по выбору температуры и давления компримируемого газа. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 4ой научнопрактической конференции Энергоэффективность. Проблемы и решения Уфа, г. Повышение эффективности теплоэнергетического оборудования Иваново, г. Всероссийской школесеминаре молодых ученых и специалистов Энергосбережение теория и практика Москва, г. Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 9 печатных работах. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит введения, 4х глав, заключения, списка использованной литературы. Работа изложена на 2 станицах основного текста, содержит рисунков и таблиц. Список использованной литературы включает 9 наименований. ГЛАВА 1. В настоящее время выбор оптимальных термодинамических параметров природного газа давление и температуру на выходе с компрессорных станций затруднн в виду отсутствия простой и надежной методики. На практике, в процессе эксплуатации газопроводов, температура и давление на выходе с газокомпрессорной станции выбираются диспетчерами на основе имеющегося личного опыта и интуиции. Кроме того, в большинстве случаев диспетчер не может выставить требуемые параметры газа изза отсутствия технической возможности их регулирования. Например, изза нехватки мощности установки охлаждения газа, отсутствия возможности рейдировать частоту вращения нагнетателя с электроприводом, нерациональной схемы подключения нагнетателей в компрессорном цехе и т. Семилетний опыт автора в проведении энергетических обследований промышленных предприятий позволил определить, что температура и давление на выходе с газокомпрессорной станции ПСС в большинстве случаев не являются оптимальными, что является главной причиной неэкономичных режимов работы энергопотребляющего оборудования этих станций. Как правило, номинальная производительность работающих нагнетателей компрессоров не соответствует требуемому объему перекачиваемого газа. Отклонение составляет . Часто наблюдается ситуация, когда производительность работающих нагнетателей приближается к границе помпажа. Часть газа неоднократно перекачивается по внутристанционному кольцу, при этом необоснованно расходуется большое количество электроэнергии или топливного газа. По экспертной оценке, изза неоптимальных режимов работы газовых нагнетателей с электроприводом, перерасход электроэнергии на компримирование составляет 5. Большинство газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом постоянно работают с недогрузкой по мощности. Отклонение от номинального режима составляет Это является причиной снижения КПД агрегата и соответствующего перерасхода топливного газа. По экспертной оценке перерасход газа составляет 5. Температура сжатого природного газа после теплообменных аппаратов воздушного охлаждения АВО выбирается и поддерживается без учета экономических и энергетических факторов. Вместе с тем, из термодинамики известно, что понижение температуры газа уменьшает работу, затрачиваемую на компримирование, увеличивает пропускную способность газопровода, повышает его наджность. С другой стороны, понижение температуры газа требует включения в работу дополнительных вентиляторов АВО, что приводит к увеличению расхода электроэнергии на их привод. Следовательно, необходимо поддерживать оптимальную температуру охлаждения газа после АВО, при которой суммарный расход электрической энергии на привод нагнетателей и вентиляторов АВО будет минимальным. По экспертной оценке, за счт поддержания оптимальной температуры газа после АВО, можно добиться снижения затрат электроэнергии на компримирование на 3. Некоторые существующие схемы подключения компрессорных станций и нагнетателей к газопроводам являются недостаточно гибкими и ограничивают выбор режима компримирования газа.