Статистическая математическая модель расчета коэффициента полезного действия компрессоров турбодетандерных агрегатов: усовершенствование и идентификация

Несмотря на небольшие размеры, мощность турбодетандерны агрегатов, применяемых при транспортировке и переработке нефти и газа достигает 5,5 МВт. Проектирование нового турбодетандерного агрегата включает в себя несколько этапов, одним из которых является вариантный расчет компрессора на заданные параметры. Для этого используют специализированную статистическую модель расчета коэффициента полезного действия компрессора по его основным параметрам. Коэффициент полезного действия ступеней, спроектированных по единой однозначной методике, зависит от параметров проектирования и критериев подобия. Обобщение опыта проектирования турбодетандерных агрегатов позволило усовершенствовать статистическую математическую модель, применяемую в Методе универсального моделирования, с учетом отличительных особенностей компрессоров. В новой версии математической модели корректно учтены потери во входном патрубке, способ изготовления рабочего колеса, тип диффузора и т. д. В полученную математическую модель входят 22 эмпирических коэффициента. Для подбора корректных значений коэффициентов использованы результаты 26 приемосдаточных испытаний компрессоров турбодетандерного агрегата. Погрешность новой статистической модели с подобранными значениями эмпирических коэффициентов составила 1,8 %, что является достаточным для ее практического применения в проектной деятельности.

Литература

[1] Галиуллин З.Т., Сальников С.Ю., Щуровский В.А. Современные газотранспортные системы и технологии. Москва, Газпром ВНИИГАЗ, 2014. 345 с.

[2] Прокопов А.В., Кубанов А.Н., Истомин В.А. и др. Современное состояние технологий промысловой подготовки газа газоконденсатных месторождений. Вести газовой науки, 2015, № 3, с. 100–108.

[3] Семеновский В.Б. Особенности газодинамического проектирования центробежных компрессоров турбодетандерных агрегатов и создание базы данных модельных ступеней по результатам заводских испытаний. Дисс… канд. тех. наук. Санкт-Петербург, СпбПУ, 2020. 173 с.

[4] Агрегат турбодетандерный производительностью 7–11 млн м?/сут. Режим доступа: http://www.turbokholod.ru/content/c7-page1.html (дата обращения: 16.10.2018).

[5] Галеркин Ю.Б., Данилов К.А., Попова Е.Ю. Развитие метода универсального моделирования рабочего процесса ЦК — программные комплексы первого уровня (третье поколение), опыт разработки и практического использования комплекса третьего уровня. Тез. докл. X Межд. научно-техн. конф. по компрессорной технике, Казань, Изд-во «Слово»,1995, с. 25–31.

[6] Галеркин Ю.Б. Формирование взглядов на рабочие процессы и современное состояние математических методов проектирования промышленных центробежных компрессоров. Компрессорная техника и пневматика, 2000, № 2, с. 9–14.

[7] Галеркин Ю.Б., Данилов К.А., Попова Е.Ю. Численное моделирование центробежных компрессорных ступеней (физические основы, современное состояние). Компрессорная техника и пневматика, 1993, № 2, с. 1–9.

[8] Данилов К.А. Создание математической модели и программных комплексов для оптимального газодинамического проектирования холодильных центробежных компрессоров. Дисс. … канд. тех. наук. Санкт-Петербург, СПбГТУ, 1999. 176 с.

[9] Галеркин Ю.Б., Данилов К.А., Митрофанов В.П. и др. К использованию численных методов при проектировании проточной части центробежных компрессоров. Санкт-Петербург, СПбГТУ, 1996. 68 с.

[10] Галеркин Ю.Б. Турбокомпрессоры. Рабочий процесс, расчет и проектирование проточной части. Москва, КХТ, 2010. 596 с.

[11] Попова Е.Ю. Оптимизация основных параметров ступеней турбомашин на основе математического моделирования. Дисс. … канд. тех. наук. Санкт-Петербург, СПбГПУ, 1991. 275 с.

[12] Рекстин А.Ф. Научные основы и реализация метода первичного проектирования проточной части центробежных компрессоров. Санкт-Петербург, СПбПУ, 2021. 342 с.

[13] Galerkin Y., Rekstin А., Drozdov А. 2D and 3D impellers of centrifugal compressors — advantages, shortcomings and field of application. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2017, vol. 232, art. 012040, doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/232/1/012040

[14] Бабиченко И.А., Михайлов А.А., Соколов К.К. и др. Опыт газодинамического проектирования центробежных компрессоров турбодетандерных агрегатов. CFD-анализ входного тракта. Материаловедение. Энергетика, 2021, т. 27, № 2, с. 5–22, doi: https://doi.org/10.18721/JEST.27201