Введение к работе
Актуальность темы. Улучшение условий труда, в частности обеспечение нормируемых параметров микроклимата в производственных помещениях имеет важное социальное значение. На выбор схемы организации воздухообмена и конструктивных решений вентиляции основное влияние оказывают особенности технологического процесса.
Компрессорные станции (КС) используются для поддержания рабочего давления в магистральном газопроводе. В газотранспортной системе ООО Севергаз-пром компримирование газа осуществляется, главным образом, с использованием центробежных нагнетателей с газотурбинным приводом. Как правило, применяются раздельное размещение нагнетателей газа и газотурбинных установок (ГТУ).
В настоящее время начинается реконструкция многомашинных компрессорных цехов с заменой агрегатов ГТК-10 на агрегаты ГТН-16М мощностью 16 МВт без изменения объемно-планировочных решений.
Проведенные исследования показывают, что принятые технические решения вентиляции не обеспечивают требуемых параметров воздушной среды.
Эти обстоятельства определяют актуальность теоретического и экспериментального исследований тепло- и воздухообмена а основных производственных помещениях компрессорных станций магистральных газопроводов.
Особенности компоновки ГТУ в машинных залах обусловливают формирование крайне неоднородного температурного режима. Перепад температуры воздуха между площадками обслуживания достигает 50-60 С, что не соответствует санитарно-гигиеническим и технологическим требованиям.
Работа выполнена в рамках Программы первоочередных мероприятий по улучшению условий труда в ООО Севергазпром.
Цель и задачи работы. Цель работы заключается в обобщении существующих экспериментальных и теоретических исследований, дальнейшем изучении теплового и воздушного режимов машинных залов с ГТУ различной мощности, разработке комплексной методики определения воздухообмена на основе полученных автором новых закономерностей конвективных струй над объемными источниками теплоты, разработке рациональных схем организации воздухообмена и воздухо-распределения при различных схемах компоновки агрегатов разной мощности.
Для достижения этой цели были решены следующие задачи: -анализ методов расчета тепло- и воздухообмена в помещениях с избытками теплоты;
-изучение особенностей теплового и воздушного режимов в машинных залах и залах нагнетателей КС, определение теплового потенциала циркуляционного течения в машинных залах; -обобщение исследований тепловых и воздушных режимов машинных залов с различными ГТУ; -изучение структуры формирования и развития конвективных струй и циркуляционных течений в машинных залах КС; -дальнейшие теоретические исследования участка разгона конвективной струи с применением метода интегральных соотношений для различных краевых условий;
-разработка программ расчета параметров конвективной струи и определения воздухообмена; -разработка и исследование предложенной схемы вентиляции на опытно-промышленной установке. Для решения этих задач использованы методы математического моделирования, натурный эксперимент и исследования на лабораторной установке.
Научная новизна. Научная новизна проведенного исследования заключается в дальнейшем развитии методов расчета конвективных струй и методов расчета воздухообмена. Изучена структура формирования и развития конвективных струй и циркуляционных течений в машинных залах КС. Выполнены дальнейшие теоретические исследования участка разгона конвективной струи с применением метода интегральных соотношений для различных краевых условий. Впервые методом интегральных соотношений получены численно решения для циркуляционных течений, обусловленных конвективными струями с различными начальными и граничными условиями. Предложена комплексная программа расчета параметров конвективной струи и циркуляционного течения с определением воздухообмена. Впервые для определения тепловыделений в машинных залах разработана программа и методика исследования с использованием метода инфракрасной диагностики с применением системы Prism DSIR.
Практическая ценность. Разработана программа и методика исследования температурных полей нагретых поверхностей с применением инфракрасной диагностики. Подготовлено программное обеспечение для расчета конвективных струй, циркуляционного течения и воздухообмена в помещениях с избытками теплоты. Разработаны схемы организации воздухообмена и воздухораспределения при используемых в практике вариантах размещения агрегатов разной мощности.
Внедрение результатов диссертационной работы осуществлено в ООО Севергазпром в виде рабочего проекта вентиляции двухмашинного зала цеха № 3 компрессорной станции КС-10 Сосногорского ЛПУ МГ. Результаты исследований переданы институту СеверНИПИГаз филиалу ВНИИГАЗа г.Ухта. Ожидаемый экономический эффект от внедрения системы вентиляции составил 56 420 руб./год, от использования тепловизионного метода оценки состояния нагретого оборудования 123 090 руб./год.
Основные результаты работы могут быть использованы в ВУЗах в дисциплине "Вентиляция".
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на V и VI съездах АВОК в Москве в 1995г. и в Санкт-Петербурге в 1998г., на Международной Юбилейной Научно-технической конференции СПбГАСУ в Санкт-Петербурге в 1997г., на Международной конференции Воздух-98 в Санкт-Петербурге в 1998г., на Международной конференции "Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности " в Санкт-Петербурге в 1999г., на научных семинарах УГТУ (г.Ухта 1983-99г.г.)
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ и получено положительное решение о выдаче патента на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Объем диссертации 260 страниц, в том числе 177 страниц основного текста, 75 рисунков, 13 таблиц и 83 страницы приложений. Библиографический список включает 199 наименований на 17 страницах.
Автор выражает благодарность В.В.Дерюгину, Г.М.Позину, Б.Н.Юрманову, СВ. Дубенкову, друзьям и коллегам за помощь и поддержку.
