Журналов:     Статей:        

Территория «НЕФТЕГАЗ». 2019; : 68-75

Оценка эффективности использования частотно-регулируемого электропривода аппаратов воздушного охлаждения газа на линейных компрессорных станциях магистральных газопроводов

Калинин А. Ф., Меркурьева Ю. С., Фомин А. В.

Аннотация

Повышение качества регулирования температурных режимов магистральных газопроводов является важным фактором снижения энергоемкости и повышения эффективности магистрального транспорта природного газа. Одним из перспективных направлений решения поставленной задачи является использование частотно-регулируемого электропривода аппаратов воздушного охлаждения газа. Даная технология позволяет обеспечить более высокую точность регулирования температуры природного газа на выходе из компрессорной станции, способствует увеличению ресурса и повышению надежности работы оборудования, а также обладает огромным потенциалом энергосбережения в условиях магистрального транспорта газа. На сегодняшний день система частотно-регулируемого привода вентиляторов аппаратов воздушного охлаждения газа рекомендована к внедрению на технологических объектах ПАО «Газпром», накоплен немалый опыт эффективного использования технологии в системах охлаждения действующих компрессорных станций.

В статье рассмотрены основные преимущества данного способа регулирования, а также обоснован значительный энергосберегающий эффект от его использования. Приведена методика теплового расчета аппарата воздушного охлаждения газа, проанализировано изменение теплоэнергетических и аэродинамических характеристик его работы в зависимости от частоты вращения ротора электродвигателя. Проведена оценка экономической эффективности использования частотно-регулируемого электропривода в цеховой системе охлаждения действующей линейной компрессорной станции, оснащенной аппаратами воздушного охлаждения типа 2АВГ-75. В качестве критерия оценки выбран срок окупаемости инвестиций. По результатам оценки доказана экономическая эффективность частотного регулирования аппаратов воздушного охлаждения в рассматриваемой системе, что свидетельствует о целесообразности внедрения технологии частотного регулирования для традиционных (двухвентиляторных) моделей аппаратов при реконструкции существующих компрессорных станций. 

Список литературы

1. Артюхов И.И., Аршакян И.И., Жабский М.В. и др. Некоторые аспекты применения частотно-регулируемого электропривода в системах воздушного охлаждения компримированного газа // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2006. Т. 1. № 10. С. 29–39.

2. Фомин А.В. Регулирование и оптимизация режимов работы систем охлаждения технологического газа на компрессорных станциях магистральных газопроводов: дисc. … канд. техн. наук. М.: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2012. 152 с.

3. Авраменко Р.Л., Белянкин Р.В., Устинов Е.В. Система частотно-регулируемого привода вентиляторов установок воздушного охлаждения газа производства ЗАО «Газмашпроект» // Сфера Нефтегаз. 2009. № 1. С. 128–132.

4. Преобразователи частоты – просто о сложном [Электронный источник]. Режим доступа: https://www.c-o-k.ru/library/catalogs/danfoss/22404/80665.pdf (дата обращения: 01.12.2019).

5. Бахтегареева А.Н., Гаррис Н.А., Гильванов В.Г. Оперативный способ регулирования температуры газа на выходе из компрессорной станции // Нефтегазовое дело. 2014. № 6. С. 435–449.

6. Кунтыш В.Б., Сухоцкий А.Б., Жданович А.Ю. Анализ методик расчета теплопередачи аппаратов воздушного охлаждения // Химическая техника. 2015. № 4 [Электронный источник]. Режим доступа: https://chemtech.ru/analiz-metodik-rascheta-teploperedachi-apparatov-vozdushnogo-ohlazhdenija/ (дата обращения: 01.12.2019).

7. Разработка методики оценки технического состояния установок охлаждения газа компрессорных цехов МГ и эффективности очистки аппаратов воздушного охлаждения газа. М.: ЗАО «Гидроаэроцентр», 2010. 330 с.

8. ГОСТ 10921-90. Вентиляторы радиальные и осевые. Методы аэродинамических испытаний [Электронный источник]. Режим доступа: http://docs. cntd.ru/document/1200023707 (дата обращения: 01.12.2019).

9. ОСТ 51.40-93. Газы горючие природные, поставляемые и транспортируемые по магистральным газопроводам [Электронный источник]. Режим доступа: https://files.stroyinf.ru/Data1/10/10423/ (дата обращения: 01.12.2019).

10. СТО Газпром 2-3.5-051-2006. Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов[Электронный источник]. Режим доступа: https://files.stroyinf.ru/Data1/49/49848/ ((дата обращения: 01.12.2019).

11. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей: Учебное пособие. М.: Наука, 1972. 721 с.

12. СТО Газпром 089-2010. Газ горючий природный, поставляемый и транспортируемый по магистральным газопроводам. Технические условия [Электронный источник]. Режим доступа: https://elima.ru/docs/?id=7966 (дата обращения: 01.12.2019).

13. Трошин А.К., Купцов С.М., Калинин А.Ф. Термодинамические и теплофизические свойства рабочих тел теплоэнергетических установок: Справочное пособие. М.: МПА-Пресс, 2006. 78 с.

14. Поршаков Б.П., Калинин А.Ф., Купцов С.М. и др. Энергосберегающие технологии при магистральном транспорте природного газа: Учебное пособие. М.: Издательский центр РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2014. 408 с.

15. Карницкий В.Ю., Тулупов А.П. Установка частотно-регулируемого привода на АВО газа // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. Вып. 12. Ч. 1. С. 196–198.

16. Сагитов Р.Р. Повышение эффективности эксплуатации элементов компрессорных станций на базе эксергетического анализа: автореф. дисc. … канд. техн. наук. М.: НИУ «Московский энергетический институт», 2014. 167 с.

17. Довгялло А.И., Угланов Д.А. Исследование и оценка энергетической эффективности производственного оборудования: Учебное пособие. Самара: Изд-во Самарского государственного аэрокосмического университета, 2008. 56 с.

Territorija “NEFTEGAS” [Oil and Gas Territory]. 2019; : 68-75

Performance Assessment of Variable Speed Electrical Drive for Gas Air Cooling Units on Trunk Pipeline Compressor Station

Kalinin A. F., Merkuryeva J. S., Fomin A. V.

Abstract

Improving the gas pipelines temperature regulation is an important factor in reducing the energy output and increasing efficiency of natural gas trunk pipeline transport. One of the promising direction for solving this problem is the appliance of a variable speed electrical drive for gas air-cooling units. This technology allows for higher accuracy in regulating the natural gas temperature at the output of the compressor station, contributes to an increase in the resource and reliability of the equipment and has a huge potential for energy saving in gas trunk transportation. Currently variable speed electrical drive of gas air-cooling units is recommended for implementation at technological facilities of Gazprom PJSC and has considerable experience of effective use in function compressor stations cooling systems.

The article discusses the main advantages of using this regulation method and substantiates the significant energysaving effect from its use. The gas air-cooling units thermal calculation methodology is given and its heat-power and aerodynamic characteristics variation depending on the speed of the electric motor is analyzed. Using the selected evaluation criterion – the payback period – the economic efficiency of using a frequency-controlled electric drive in the function linear compressor station cooling system equipped with air-cooling unit 2АVG-75 was estimated. Based on the assessment results, the economic efficiency of variable speed electrical drive introduction in the compressor station cooling system was proved, so it indicates the feasibility of introducing frequency regulation technology for traditional (two-fan) device models during the reconstruction of existing compressor stations. 

References

1. Artyukhov I.I., Arshakyan I.I., Zhabskii M.V. i dr. Nekotorye aspekty primeneniya chastotno-reguliruemogo elektroprivoda v sistemakh vozdushnogo okhlazhdeniya komprimirovannogo gaza // Vestnik Saratovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2006. T. 1. № 10. S. 29–39.

2. Fomin A.V. Regulirovanie i optimizatsiya rezhimov raboty sistem okhlazhdeniya tekhnologicheskogo gaza na kompressornykh stantsiyakh magistral'nykh gazoprovodov: disc. … kand. tekhn. nauk. M.: RGU nefti i gaza imeni I.M. Gubkina, 2012. 152 s.

3. Avramenko R.L., Belyankin R.V., Ustinov E.V. Sistema chastotno-reguliruemogo privoda ventilyatorov ustanovok vozdushnogo okhlazhdeniya gaza proizvodstva ZAO «Gazmashproekt» // Sfera Neftegaz. 2009. № 1. S. 128–132.

4. Preobrazovateli chastoty – prosto o slozhnom [Elektronnyi istochnik]. Rezhim dostupa: https://www.c-o-k.ru/library/catalogs/danfoss/22404/80665.pdf (data obrashcheniya: 01.12.2019).

5. Bakhtegareeva A.N., Garris N.A., Gil'vanov V.G. Operativnyi sposob regulirovaniya temperatury gaza na vykhode iz kompressornoi stantsii // Neftegazovoe delo. 2014. № 6. S. 435–449.

6. Kuntysh V.B., Sukhotskii A.B., Zhdanovich A.Yu. Analiz metodik rascheta teploperedachi apparatov vozdushnogo okhlazhdeniya // Khimicheskaya tekhnika. 2015. № 4 [Elektronnyi istochnik]. Rezhim dostupa: https://chemtech.ru/analiz-metodik-rascheta-teploperedachi-apparatov-vozdushnogo-ohlazhdenija/ (data obrashcheniya: 01.12.2019).

7. Razrabotka metodiki otsenki tekhnicheskogo sostoyaniya ustanovok okhlazhdeniya gaza kompressornykh tsekhov MG i effektivnosti ochistki apparatov vozdushnogo okhlazhdeniya gaza. M.: ZAO «Gidroaerotsentr», 2010. 330 s.

8. GOST 10921-90. Ventilyatory radial'nye i osevye. Metody aerodinamicheskikh ispytanii [Elektronnyi istochnik]. Rezhim dostupa: http://docs. cntd.ru/document/1200023707 (data obrashcheniya: 01.12.2019).

9. OST 51.40-93. Gazy goryuchie prirodnye, postavlyaemye i transportiruemye po magistral'nym gazoprovodam [Elektronnyi istochnik]. Rezhim dostupa: https://files.stroyinf.ru/Data1/10/10423/ (data obrashcheniya: 01.12.2019).

10. STO Gazprom 2-3.5-051-2006. Normy tekhnologicheskogo proektirovaniya magistral'nykh gazoprovodov[Elektronnyi istochnik]. Rezhim dostupa: https://files.stroyinf.ru/Data1/49/49848/ ((data obrashcheniya: 01.12.2019).

11. Vargaftik N.B. Spravochnik po teplofizicheskim svoistvam gazov i zhidkostei: Uchebnoe posobie. M.: Nauka, 1972. 721 s.

12. STO Gazprom 089-2010. Gaz goryuchii prirodnyi, postavlyaemyi i transportiruemyi po magistral'nym gazoprovodam. Tekhnicheskie usloviya [Elektronnyi istochnik]. Rezhim dostupa: https://elima.ru/docs/?id=7966 (data obrashcheniya: 01.12.2019).

13. Troshin A.K., Kuptsov S.M., Kalinin A.F. Termodinamicheskie i teplofizicheskie svoistva rabochikh tel teploenergeticheskikh ustanovok: Spravochnoe posobie. M.: MPA-Press, 2006. 78 s.

14. Porshakov B.P., Kalinin A.F., Kuptsov S.M. i dr. Energosberegayushchie tekhnologii pri magistral'nom transporte prirodnogo gaza: Uchebnoe posobie. M.: Izdatel'skii tsentr RGU nefti i gaza imeni I.M. Gubkina, 2014. 408 s.

15. Karnitskii V.Yu., Tulupov A.P. Ustanovka chastotno-reguliruemogo privoda na AVO gaza // Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki. 2017. Vyp. 12. Ch. 1. S. 196–198.

16. Sagitov R.R. Povyshenie effektivnosti ekspluatatsii elementov kompressornykh stantsii na baze eksergeticheskogo analiza: avtoref. disc. … kand. tekhn. nauk. M.: NIU «Moskovskii energeticheskii institut», 2014. 167 s.

17. Dovgyallo A.I., Uglanov D.A. Issledovanie i otsenka energeticheskoi effektivnosti proizvodstvennogo oborudovaniya: Uchebnoe posobie. Samara: Izd-vo Samarskogo gosudarstvennogo aerokosmicheskogo universiteta, 2008. 56 s.