Введение к работе
Актуальность темы
В настоящее время топливно-энергетический комплекс (ТЭК) является одной из устойчиво работающих производственных отраслей российской экономики. Он оказывает влияние на состояние и перспективы развития национальной экономики, обеспечивая: около 1/4 производства ВВП, 1/3 объема промышленного производства и доходов консолидированного бюджета России, примерно половину доходов федерального бюджета, экспорта и валютных поступлений, а лидирующие позиции в ТЭК страны занимает газовая промышленность.
В газовой промышленности с целью повышения эффективности ее функционирования предусматривается внедрение новейших достижений научно-технического прогресса, связанных с использованием прогрессивных технологий бурения, добычи, транспортировки и переработки газа, совершенствованием газотранспортной системы, повышением энергоэффективности транспорта газа, размеров, систем аккумулирования его запасов, а также технологий сжижения газа.
Все эти меры предусматривают дальнейшее увеличение стоимости единицы природного газа как для внешнего, так и для внутреннего рынка. Следовательно, вопрос об энергосбережении для газовой отрасли остается наиболее актуальным.
Модернизация газотранспортной системы предусматривает создание высоконадежных коррозионно-стойких труб для магистральных газопроводов, использование новейших энергосберегающих технологий утилизации теплоты дымовых газов ГТУ, а также оптимизацию режимов работы систем охлаждения и компримирования газа.
Для повышения энергетической эффективности систем охлаждения газа необходимо обоснование периодичности и применение экономичного способа чистки оребренных поверхностей. В настоящее время отсутствуют методики, учитывающие изменение тепловых характеристик аппаратов воздушного охлаждения (АВО) по мере загрязнения поверхностей теплообменных труб, определяющих численное значение и динамику развития загрязнений. Для решения оптимизационных задач и управления режимами работы парка АВО необходимо создание методики определения оптимальной глубины охлаждения газа в зависимости от колебаний параметров газа и воздуха, а также разработка критериев оценки тепловой и энергетической эффективности аппаратов.
Целью диссертационной работы является повышение энергоэффективности и снижение эксплуатационных затрат в системах охлаждения газа на компрессорных станциях магистральных газопроводов.
Основные задачи исследований
разработка дополнительных критериев оценки эффективности АВО и их определение при загрязнении наружных поверхностей;
разработка метода расчета оптимальной глубины охлаждения газа при номинальных режимах работы газопровода для снижения эксплуатационных затрат;
разработка опытно-промышленной установки гидродинамической чистки загрязненных поверхностей и определение периодичности их очистки с наибольшим экономическим эффектом.
Методы исследований. Решение поставленных задач осуществлялось путем теоретических и экспериментальных исследований, для которых использовались статистические данные и информация, полученная с помощью стандартных средств и методов измерений в условиях эксплуатации. Эксперименты проведены на промышленных объектах. Обработка данных произведена с применением математической статистики, теории вероятностей и вычислительной техники.
Научная новизна
получены полуэмпирические уравнения для расчета коэффициента эффективности ребра с учетом поправочного коэффициента в зависимости от температуры наружного воздуха для основных типов АВО газа;
предложен метод прогнозирования динамики развития загрязнений оребренных поверхностей методом корреляционно-регрессионного анализа диспетчерских данных;
разработаны дополнительные критерии оценки тепловой, энергетической и экономической эффективности работы системы охлаждения газа в условиях эксплуатации с учетом загрязнений оребренных поверхностей теплообмена;
разработан метод определения оптимальной глубины охлаждения газа, учитывающий технологические характеристики силового оборудования и экономические показатели.
Основные защищаемые положения. Критериальные зависимости оценки тепловой, энергетической и экономической эффективности аппаратов воздушного охлаждения газа на КС МГ. Методы прогнозирования динамики развития загрязнений оребренных поверхностей, их влияние на характеристики АВО и способы борьбы с ними.
Практическая ценность работы.
разработан метод расчета периодичности чистки и экономического эффекта;
даны рекомендации по выбору оборудования и проведению очистки оребренных поверхностей теплообмена АВО гидродинамическим методом и реализованы на КС-11 Богандинского ЛПУ МГ ООО «Газпром трансгаз Сургут», доказана высокая эффективность данного способа;
предложена блок-схема программного обеспечения, позволяющего принимать оперативные решения по изменению режимов работы вентиляторов АВО с целью достижения оптимальной глубины охлаждения газа и максимального экономического эффекта.
Апробация работы
Основные положения диссертации доложены и обсуждены на:
Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Проблемы теплоэнергетики» (Челябинск, 2008; 2009 гг.);
Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири» (Тюмень, 2008; 2009 гг.);
Всероссийской научно-практической конференции и выставке студентов, аспирантов и молодых ученых «Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» (Екатеринбург, 2008г.);
Всероссийской конференции «Молодежная наука и инновации» (Челябинск, 2008 г.);
Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы трубопроводного транспорта Западной Сибири» (Тюмень, 2009 г.);
Нефтегазовый форум. XVIII Международная специализированная выставка «Газ. Нефть. Технологии - 2010» (Уфа, 2010 г.).
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 2 статьи в реферируемых изданиях по списку ВАК.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и семи приложений; содержит 173 страницы машинописного текста, в том числе 25 таблиц, 36 рисунков. Список использованной литературы включает 126 наименований.
