исследование температурного режима магистрального газопровода

ВВЕДЕНИЕ 3

1. Обзор литературы и постановка задачи исследования 6

1.1. Состояние газотранспортных систем 6

1.2. Обзор существующих методик оценки эффективности элементов газотранспортных систем 19

1.3. Аналитический обзор работ 21

1.4. Постановка задачи работы 26

2. Показатели эффективности работы ГТС и их элементов 28

2.1. Критерии и показатели эффективности 28

2.2. Методика эксергетического анализа и диаграмма эксергия-энтальпия 30

2.3. Диаграммы потоков эксергии с определением потерь 35

3. Вопросы теплотехнической эффективности и повышения уровня эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа 37

3.1. Применение аппаратов воздушного охлаждения газа на КС 37

3.2. Влияние различных факторов на термодинамическую эффективность эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа 40

3.2.1. Деградация коэффициента теплопередачи АВОГ 40

3.2.2. Исследование неравномерности поля скоростей воздушного потока при изменении угла атаки лопастей 47

3.3. Основные способы регулирования работы вентиляторов АВОГ 53

3.3.1. Способ дискретного регулирования 53

3.3.2. Частотно-регулируемый привод (ЧРП) вентиляторов АВОГ 56

3.3.3. Эффективность применения частотно-регулируемого привода вентиляторов АВО 66

4. Алгоритм регулирования температуры газа на выходе из компрессорной станции 75

5. Методика оценки экономической эффективности использования частотно-регулируемого привода в АВОГ 78

6. Применение детандер-генераторных агрегатов и утилизаторов тепла на компрессорных станциях 84

6.1. Анализ выработки электроэнергии на ДГА, установленном в линии подачи топливного газа на ГПА, и возможность её использования 86

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 90

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 93

ПРИЛОЖЕНИЕ А 104

ПРИЛОЖЕНИЕ Б 105

ПРИЛОЖЕНИЕ В 107

ПРИЛОЖЕНИЕ Г 110

ПРИЛОЖЕНИЕ Д 111

Вопросы энергосбережения при хранении, транспортировке и переработке природного газа с каждым годом возникают все чаще и становятся острее. Помимо истощения запасов газа на существующих месторождениях, что влечет необходимость применения дополнительных и энергозатратных мероприятий для поддержания расхода и давления на прежнем уровне, необходимо все дальше удаляться от центров потребления природного газа для бурения новых скважин и удовлетворения спроса внутреннего и внешнего рынка. Чаще всего, эксплуатацию нового месторождения начинают на труднодоступных территориях, что значительно увеличивает стоимость добычи и транспортировки газа. Другим фактором увеличения стоимости является необходимость разработки и применения новых технологий для прокладки газопроводов по дну моря, океана или речного перехода, для прокладки газопровода в районах вечной мерзлоты, использование более мощных газоперекачивающих агрегатов (ГПА) и т.д.

Необходимостью проведения анализа эффективности энергосбережения и транспортировки объясняется также моральным и физическим старением оборудования. Около 30 - 40 проц. от общего количества установленных ГПА в РФ уже выработали свой ресурс, но продолжают эксплуатироваться. В первую очередь снижается КПД агрегата и увеличивается расход топлива. С каждым годом количество отработавших свой ресурс агрегатов увеличивается на 2-3 проц.

Проведение исследования эффективности газотранспортных систем (ГТС) способствует выявлению потерь природного газа при добыче, транспортировке, хранении и распределении. По некоторым подсчетам ежегодно из-за разного рода утечек и перерасхода газа теряется до 9 млр.м3 (до 440 млн.м3 в результате утечек по ГТС) природного газа.

Изложенные обстоятельства объясняют актуальность исследований в области повышения эффективности работы компрессорных станций и энергосбережения. На законодательном уровне актуальность отображена в указах президента, федеральных законах и других нормативных документах.

Целью дипломной работы является анализ эффективности эксплуатации компрессорных станций (КС) и её элементов для оценки эффективности работы КС, возможности сравнения объектов между собой и выявления «неэффективных узлов».

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

1. Проведение корректировки существующих методов и разработка метода определения эффекта и эффективности работы ГТС и основных элементов компрессорных станций.

2. Проведение исследований показателей аппаратов воздушного охлаждения газа и его влияния на эффективность КС и системы в целом.

3. Выполнение анализа потерь в элементах КС, их влияние на эффективность КС.

4. Формулировка и оценка предложений по повышению эффективности ГТС и её элементов, оценка возможности реализации этих предложений.

5. Разработка методики, позволяющей оценить эффективность эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа (АВОГ).

Научная новизна работы

В результате выполнения диссертационной работы:

1. Разработана методика и формулы расчета оценки эффекта и эффективности эксплуатации компрессорных станций и её элементов;

2. Показано влияние показателей АВОГ на КПД КС;

3. Выведена аналитическая зависимость эксплуатационного коэффициента АВОГ от термодинамического показателя степени охлаждения газа в АВОГ, которая позволяет объединить между собой различные методики оценки эффективности работы АВОГ.

Автор защищает:

1. Оригинальную методику оценки эффекта и эффективности газотранспортных систем и её элементов.

2. Результаты анализа эксплуатации АВОГ и их влияние на показатели КС или КЦ.

3. Эффективность энергосберегающих мероприятий.

Практическая ценность работы

1. Исследовано влияние режимов эксплуатации АВОГ на показатели ряда крупных КС и ГТС.

2. Выполнена оценка влияния затрат разных потоков энергии на показатели целого ряда КС и ГТС.

3. Выданы практические рекомендации по выставлению оптимального угла атаки различных типов лопастей для АВОГ и частоты тока для ЧРП для снижения неравномерности поля скоростей воздуха в сечении теплообменной секции и снижения потребления электроэнергии.

4. Результаты анализа значений показателей энергоэффективности установок охлаждения газа дают связать два стандарта ОАО «Газпром» и более точно оценивать эффективность эксплуатации аппаратов воздушного

охлаждения газа. Выполненная работа является основой для разработки стандарта ОАО «Газпром» по совершенствованию методик оценки эффективности эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа, обеспечивающим объединения преимущества двух стандартов.

Обоснованность и достоверность результатов работы обусловлены использованием классических методов термодинамического анализа, положительно зарекомендовавших себя методик расчетов теплоэнергетических агрегатов, статистическими данными эксплуатации газоперекачивающих агрегатов и аппаратов воздушного охлаждения газа, а также сравнением результатов с данными исследований, приведенных в работах других авторов.

Структура и объем работы

Работа включает введение, шесть глав, заключение, список использованной литературы, состоящий из 55 наименований, 5 приложений. Работа изложена на 102 страницах, включая 21 таблиц и 28 рисунков.