Результаты моделирования параметров перспективных центробежных компрессоров природного газа с входным направляющим аппаратом

Рассмотрены возможности применения в составе газотурбинных газоперекачивающих агрегатов линейных компрессорных станций центробежных одноступенчатых компрессоров с консольным ротором, осевым всасывающим патрубком и регулируемым входным направляющим аппаратом. Для разработки типоразмерного ряда перспективных центробежных компрессоров в диапазоне мощности 16…35 МВт использованы результаты как экспериментальных исследований модельных компрессорных ступеней, так и численных оптимизационных расчетов. Разработана методика моделирования газодинамических характеристик и параметров проточной части натурных центробежных компрессоров с учетом дополнительной возможности регулирования поворотом лопаток входного направляющего аппарата. На основе приведенного алгоритма вычислений получены геометрические размеры и газодинамические характеристики спроектированных компрессоров класса мощностей 16, 25, 32 и 35 МВт. Предложена эскизная проработка концепции по созданию подобных компрессоров и их интеграция в состав газоперекачивающих агрегатов линейных компрессорных станций.
EDN: AFMIZK, https://elibrary/afmizk

Литература

[1] Минликаев В.З., Скорик М.С., Шинтяпин Р.В. и др. Применение новых типов компрессорной техники для обустройства дожимного комплекса газовых промыслов и реконструкции действующих мощностей на месторождениях ОАО «Газпром». Газотурбинные технологии, 2014, № 8, с. 2–5.

[2] Евгеньев С.С., Футин В.А., Закиев Ф.К. и др. Газодинамические и прочностные характеристики компактного центробежного компрессора. Компрессорная техника и пневматика, 2016, № 8, с. 16–19.

[3] Ваняшов А.Д., Крупников А.В., Жерелевич А.В. и др. Согласование характеристик центробежного нагнетателя и газотурбинной установки для низконапорных режимов работы компрессорных станций. Газотранспортные системы: настоящее и будущее. Сб. док. IV Межд. науч.-тех. конф. и выставки GTS-2011. Ч. 2. Москва, Газпром ВНИИГАЗ, 2012, с. 183–201.

[4] Ваняшов А.Д., Карабанова В.В., Нефедов А.А. Оценка перспектив применения на линейных газовых компрессорных станциях одноступенчатых центробежных компрессоров на базе высоконапорных ступеней с входным направляющим аппаратом. Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение, 2024, т. 8, № 3, с. 36–45, doi: https://doi.org/10.25206/2588-0373-2024-8-3-36-45

[5] Евдокимов В.Е. Банк экспериментальных данных по модельным ступеням и их элементам для проектирования ЦКМ. Турбины и компрессоры, 1997, № 3–4, с. 12–20.

[6] Евдокимов В.Е., Репринцев А.И., Мильнер М.Х. Результаты экспериментальных исследований промежуточной ступени ЦКМ с осерадиальными колесами. Труды ЦКТИ, 1990, № 261, с. 127–134.

[7] Столярский М.Т., Лысюк В.И. Исследование и отработка ступеней с осе-радиальными колесами для стационарных центробежных компрессоров и нагнетателей. Труды ЦКТИ, 1990, № 261, с. 116–126, doi: https://doi.org/10.18720/SPBPU/2/id18-98

[8] Неверов В.В., Любимов А.Н., Чеглаков И.В. Вычислительная газодинамика как инструмент повышения качества, надежности и скорости проектирования проточных частей турбокомпрессоров. Компрессоры и компрессорное оборудование. Тр. межд. симп. им. К.П. Селезнева. Санкт-Петербург, Политех-Пресс, 2018, с. 42–49.

[9] Юн В.К. Основы совершенствования методов проектирования и унификации центробежных компрессоров различного назначения. Дисс. … док. тех. наук. Санкт-Петербург, СПбПУ, 2012. 348 с.

[10] Евгеньев С.С., Петросян Г.Г., Футин В.А. Расчет осевых газодинамических сил, потерь на трение диска и перетекания в полуоткрытых рабочих колесах центробежных компрессоров. Известия высших учебных заведений. Авиационная техника, 2009, № 3, с. 17–23.

[11] Ден Г.Н., Куликов В.М. О критериях подобия при сжатии реальных газов, моделировании проточных частей и пересчете газодинамических характеристик ЦКМ на иные условия работы. Турбины и компрессоры, 2000, № 1–2, с. 49–51.

[12] Ден Г.Н., Малышев А.А., Гнатюк И.В. Критерии подобия сжимаемых потоков и инженерное моделирование проточных частей турбокомпрессоров для сжатия реальных газов. Компрессорная техника и пневматика, 2000, № 13, с. 10–13.

[13] Ден Г.Н., Соловьев В.Г. Некоторые результаты исследований проточных частей ЦКМ с входными регулирующими аппаратами. Энергомашиностроение, 1971, № 7, с. 19–23.

[14] Ваняшов А.Д., Карабанова В.В. Анализ пространственной неравномерности потока во входном сечении осерадиального рабочего колеса центробежной компрессорной ступени в режимах регулирования. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2019, № 6, с. 30–40, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0536-1044-2019-6-30-40

[15] Ваняшов А.Д., Грехнев А.В. Теоретическое получение газодинамических характеристик высоконапорной центробежной компрессорной ступени при изменении угла поворота лопаток входного направляющего аппарата. Омский научный вестник, 2012, № 3, с. 122–127.

[16] Ваняшов А.Д. Разработка и совершенствование методов адаптации центробежных компрессоров и их газодинамических характеристик к нестабильным условиям эксплуатации. Дисс. … док. тех. наук. Москва, 2024. 747 с.

[17] СТО Газпром 2-3.5-051–2006. Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов. Москва, ИРЦ Газпром, 2005. 198 с.

[18] ГОСТ 30319.3–2015. Газ природный. Методы расчета физических свойств. Вычисление физических свойств на основе данных о компонентном составе. Введ. 2017-01-01. Москва, Стандартинформ, 2016. 32 с.

[19] Базаров И.П., Николаев П.Н., Моисеева Г.В. К статистической теории плотных газов и жидкостей. Журнал физической химии, 2000, т. 74, № 5, с. 829–831.

[20] Каталог газотурбинного оборудования. Рыбинск, Газотурбинные технологии, 2017. 388 с.

[21] Ваняшов А.Д., Нефедов А.А., Грехнев А.В. Устройство для изменения осевого расстояния между лопатками входного направляющего аппарата и рабочим колесом центробежного компрессора. Патент РФ 2835134. Заявл. 04.04.2024, опубл. 24.02.2025.