Модернизация компрессорного оборудования, работающего при нерасчетных режимах, путем внедрения турбогенераторной установки в байпасную линию

Постоянное увеличение производственных мощностей приводит к потреблению огромного количества энергоресурсов, стоимость которых неизбежно растет. Нерациональное использование электроэнергии вследствие работы оборудования в нерасчетных режимах повышает эксплуатационные затраты. Поэтому его модернизация является актуальным вопросом. Исследование показало, что при эксплуатации компрессорной установки в нерасчетных режимах (например, когда производительность компрессора является избыточной и переразмеренной или нестабильное давление вынуждает его часто разгружаться) целесообразно внедрить турбогенераторную установку в байпасную линию. Это позволит снизить издержки благодаря рекуперации энергии при перепуске сжатого газа через байпасную линию и реализации его потенциала на турбинном колесе с помощью электрогенератора. Для демонстрации эффективности и выгоды подобной рекуперации постоянный средний поток газа через байпасную линию принят равным 20 %. В ходе исследования рассмотрены различные варианты конструкций осерадиальных турбинных колес для турбогенераторной установки и выбрано наиболее эффективное из них. Проведена верификация полученных данных путем расчета пневмопривода вихревого типа.

Литература

[1] Belova O.V., Borisov Yu.A. Prospects of application of additive technologies for increasing the efficiency of impeller machines. AIP Conference Proceedings, 2017, vol. 1876, no. 020036, doi: 10.1063/1.4998856

[2] Косой А.С., Монин С.В., Синкевич М.В. Современные подходы к исследовательским работам при создании микротурбинных энергетических комплексов. Вестник Концерна ВКО «Алмаз–Антей», 2018, № 1, c. 72–79.

[3] Косой А.С., Попель О.С., Бесчастных В.Н., Зейгарник Ю.А., Синкевич М.В. Газотурбинные установки малой мощности в энергетике: пути повышения эффективности и масштабов внедрения. Теплоэнергетика, 2017, № 10, с. 25–32.

[4] Батенин В.М., Алексеев В.Б., Залкинд В.И., Зейгарник Ю.А., Косой А.С., Низовский В.Л. Резервы форсирования мощности в автономных энергоустановках на базе газотурбинных установок. Доклады академии наук, 2015, № 6, с. 657–659.

[5] Автономова И.В., Мазурин Э.Б., Братусь А.В. Разработка технологической схемы компрессорной установки с рекуперацией теплоты. Анализ и подбор конструкции промежуточного охладителя. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2011, спец. выпуск Вакуумные и компрессорные машины и пневмооборудование, c. 78–97.

[6] Автономова И.В., Авиленко К.В. Анализ целесообразности применения рекуперации теплоты в компрессорных установках с маслозаполненными винтовыми компрессорами. Инженерный журнал: наука и инновации, 2013, вып. 5(17). URL: http://engjournal.ru/catalog/machin/vacuum/668.html, doi: 10.18698/2308-6033-2013-5-668

[7] Gavrilova Yu.A., Beschatnykh V.N., Borisov Yu.A., Achkasov D.A., Kosoy A.S. Optimization of micro gas-turbine-recuperator heat transfer surface. Journal of Physics: Conference Series, 2018, vol. 1128, p. 012123, doi: 10.1088/1742-6596/1128/1/012123

[8] Автономова И.В., Левкоев Н.Д. Выбор конструкции золотника винтового маслозаполненного компрессора для дожимной компрессорной станции. Машиностроитель, 2016, № 4, c. 11–18.

[9] Мичурин А.И., Автономова И.В. Регулирование производительности золотниками. Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства. Матер. 5-й Междунар. науч.-техн. конф., Омск, 25–30 апреля 2015, Омск, Омский государственный технический университет, 2015, c. 54–55.

[10] Смирнов В.А., Соколов А.В. Система защиты от превышения напряжения в тракте постоянного тока микрогазотурбинной энергоустановки. Современная техника и технологии, 2015, № 9. URL: http://technology.snauka.ru/2015/09/7783 (дата обращения 05 мая 2018).

[11] Бондарев Е.Н., Дубасов В.Т., Рыжов Ю.А., Свирщевский С.Б., Семенчиков Н.В. Аэрогидромеханика. Москва, Машиностроение, 1993. 608 с.

[12] Uss A.Yu., Chernyshev A.V., Pugachuk A.S. Development of a high-speed table centrifuge with pneumatic drive. AIP Conference Proceedings, 2018, vol. 2007, p. 030046, doi: 10.1063/1.5051907

[13] Kalashnikov D.A., Pugachuk A.S., Chudotvorova E.O., Chernyshev A.V. Determination of power loss in compressor stage of turbogenerator in dynamic experiments. AIP Conference Proceedings, 2018, vol. 2007, p. 030027, doi: 10.1063/1.5051888

[14] Волков-Музылёв В.В., Борисов Ю.А., Калашников Д.А. Исследование характеристик течения Куэтта–Тейлора в современных газодинамических подшипниках. Наукоград Наука Производство Общество, 2017, № 2(12), с. 63–65.

[15] Сергеев В.Н. Разработка пневмопривода вихревого типа с внутренним периферийным каналом и исследование влияния газодинамических и геометрических параметров на его эффективность. Дис. … канд. техн. наук. Москва, 1983. 127 с.