Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Турбомашины и турбоустановки

Диссертационная работа:

Васин Олег Евгеньевич. Разработка, апробация и реализация методов совершенствования газоперекачивающих агрегатов, эксплуатируемых в условиях многониточной газотранспортной системы : Дис. ... канд. техн. наук : 05.04.12 : Екатеринбург, 2003 167 c. РГБ ОД, 61:04-5/131-6

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ . 5

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЯ 12

щ 1.1. О поддержании повышенной экономичности ГТУ за счет

рационального использования регенерации теплоты 12

  1. Влияние технического состояния турбогруппы и камеры сгорания на экономичность привода (обзор) 19

  2. Эффективность конструкции и рациональное использование центробежных нагнетателей природного газа 27

1.4. Постановка задач исследования 34

ГЛАВА 2. ОПТИМИЗАЦИЯ РЕШЕНИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ

ЭФФЕКТИВНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ ПРОТОЧНОЙ
ЧАСТИ ТУРБОМАШИН И КАМЕРЫ СГОРАНИЯ
СТАЦИОНАРНЫХ ГТУ, ИМЕЮЩИХ БОЛЬШУЮ
НАРАБОТКУ С НАЧАЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ 36

  1. Анализ возможных вариантов модернизации агрегатов типаГТН-16ТМЗ 36

  2. Возможность и целесообразность модернизации ГТУ Невского завода типа ГТН-25/76 48

  3. Выбор оптимального по соотношению затрат и экономического эффекта варианта модернизации турбогруппы и камеры сгорания ГТК-10-4 56

  4. Выводы 68

ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ТИПОВ КОНСТРУКЦИИ, ВЫБОР СТЕПЕНИ
РЕГЕНЕРАЦИИ И КОМПОНОВКИ РЕКУПЕРАТОРОВ
ГТК-10-4, ЗАМЕЩАЮЩИХ СУЩЕСТВУЮЩИЕ
РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ ОБРАЗЦОВ
РЕКУПЕРАТОРОВ 71

  1. Оптимизация конструкции кожухотрубного рекуператора для ГТК-10-4 71

  2. Результаты испытаний рекуператоров Подольского завода типа РВП-3600 и РГУ-1800 в составе агрегатов ГТК-10-4 на КС Тюментрансгаза 78

  3. Результаты испытаний в составе агрегата ГТК-10-4 модульных трубчатых рекуператоров ЗАО "ОРМА" 81

  4. Разработка и характеристики вновь создаваемых трубчатых рекуператоров 84

3.5.Выводы 89

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ
ЭФФЕКТИВНОСТИ ГАЗОТУРБИННОГО ПРИВОДА
ЗА СЧЕТ ИЗМЕНЕНИЯ КОНСТРУКЦИИ СИЛОВОЙ
ТУРБИНЫ 91

  1. Повышение эксплуатационной экономичности газотурбинного привода за счет использования преимуществ регулируемой силовой турбины 91

  2. Анализ эффективности конструкции силовой турбины

в заменяемых конвертированных двигателях 100

4.3. Выводы 104

ГЛАВА 5. ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОТОЧНЫХ ЧАСТЕЙ

НАГНЕТАТЕЛЕЙ ПРИ ИХ МОДЕРНИЗАЦИИ НА
ГОЛОВНЫХ И ЛИНЕЙНЫХ КС 106

  1. Эффективность эксплуатации ГПА с имеющимися характеристиками ЦН в газотранспортной системе "Тюментрансгаз" .-. 106

  2. О согласовании коэффициентов удельной быстроходности существующего привода и необходимой СПЧ ЦН для линейных и дожимных КС 112

  3. Анализ предложений по сменной проточной части для нагнетателей НЦ-16-76 КС "Ныдинская"

при pi=var и p2=var 119

5.4. Совершенствование методики испытаний натурных ЦН
со сменными проточными частями 126

5.5. Выводы 134

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 135

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 144

ПРИЛОЖЕНИЯ 148

Введение к работе:

Значение 000 "Тюментрансгаз", как крупнейшей составляющей газотранспортной системы ОАО "Газпром", трудно переоценить. На сегодня 29% всех установленных в стране ГПА - это агрегаты ООО "Тюментрансгаз", что составляет 37% суммарной мощности парка ГПА России.

Получая природный газ от четырех крупных и нескольких мелких газоконденсатных месторождений, предприятие транспортирует и передает его по 12 газопроводам большого диаметра в 000 "Пермтрансгаз", по четырем - в ООО "Севергазпром" и по трем - в ООО "Уралтрансгаз". Работа системы обеспечивается 35 компрессорными станциями, на которых, к началу 2003 года, установлено 1137 ГПА 21 типа, суммарной мощностью 14800 МВт. Из них в 626 агрегатах привод центробежных нагнетателей осуществляется стационарными ГТУ, в 410 - конвертированными авиационными двигателями и в 101 - судовыми. За исключением шести агрегатов типа ГТН-25ИР и двенадцати типа ПЖТ-10, все стационарные ГТУ имеют большую наработку с начала эксплуатации, вследствие чего их технико-экономические показатели не отвечают современным требованиям и не способствуют повышению надежности и эффективности работы газотранспортной системы. В частности 337 ГПА Невского завода с ГТУ типа ГТК-10-4 имеют наработки порядка 100 тысяч часов и, следовательно, нуждаются в модернизации, либо в замене, так как, несмотря на то, что достижение назначенного ресурса не является основанием для немедленного прекращения эксплуатации агрегата, существуют формальные препятствия, связанные с проблемами безопасности применения оборудования, решение которых требует определенных затрат.

Особенно значим для этого типа агрегатов вопрос замены низконадежных и неремонтнопригодных пластинчатых регенераторов на теплообменники, обеспечивающие не меньшую степень регенерации, чем штатные и

позволяющие, по своим массо-габаритным показателям, установить их на существующие фундаменты без демонтажа и переноса дымовых труб.

Кроме того, для определения показателей работы стационарных ГТУ решающим фактором является техническое состояние турбогруппы и камеры сгорания, например - увеличение радиальных зазоров, искажение профилей лопаток и неравномерность температурного поля перед турбиной.

В дополнение к вышеизложенному, необходимо отметить, что существуют реальные резервы значительного повышения КПД, как составных элементов, так и ГПА в целом, за счет изменения конструкции силовой турбины ГТУ и путем оптимизации проточных частей центробежных нагнетателей.

В условиях, когда газотранспортная система ООО "Тюментрансгаз" практически сформирована (из 214 предусмотренных проектом компрессорных цехов введены в эксплуатацию 209) и наработка с начала эксплуатации более чем 25% установленных ГПА превышает назначенный ресурс 100 тысяч часов, вопросы реконструкции оборудования путем замены либо реновации приобрели особую актуальность. Тем более важно в создавшейся ситуации не только определить возможные пути реконструкции и технического перевооружения КС, но и оценить их приоритетность и эффективность, особенно с учетом ограниченного финансирования.

Если обновление парка приводов транспортного типа традиционно осуществляется путем их замены более совершенными двигателями, что требует больших капитальных затрат, то главным путем совершенствования стационарных приводных ГТУ является модернизация, позволяющая повысить их технико-экономические показатели, отсрочить крупные затраты на их замену и рационально распорядиться выделяемым финансированием. При этом необходимо получить существенную экономию топливно-энергетических ресурсов при транспортировке газа по магистральным газопроводам, повысить надежность работы ГПА, улучшить экологическую обстановку в зоне

функционирования ГТС. Одновременно необходима модернизация и центробежных нагнетателей с целью формирования оптимальных режимов транспорта газа.

Для проведения работ по модернизации большого парка ГПА в условиях ограниченного финансирования недостаточно выполнения обычных технико-экономических расчетов. Нужно было тщательно проанализировать имеющиеся предложения, опытным путем проверить их эффективность с тем, чтобы реализовать наиболее перспективные на возможно большем числе ГПА с максимальным эффектом.

Цель работы

Выявить наиболее важные направления совершенствования стационарных ГТУ ООО "Тюментрансгаз", на которых мероприятия по модернизации дадут максимальный экономический эффект, апробировать их и обеспечить реализацию на возможно большем числе ГПА с учетом возможностей финансирования.

Научная новизна

Работа выполнена применительно к сложной газотранспортной системе с разнообразными условиями эксплуатации газоперекачивающего оборудования.

  1. Экспериментальным путем установлено, что детализированные натурные испытания стационарных ГТУ, типа ГТК-10, прошедших модернизацию, дают более достоверные данные об эффективности проведенных усовершенствований, чем различные диагностические методы.

  2. Проанализированы и проверены наиболее эффективные технические решения по повышению надежности и экономичности турбоагрегатов ГТН-16 производства ТМЗ.

  1. Изучены возможные пути повышения экономических показателей ГТУ типа ГТН-25 НЗЛ и обоснована целесообразность замены этих ГТУ на более современный газотурбинный привод.

  2. Усовершенствована методика и проведены натурные испытания трех разных конструктивных типов воздухоподогревателей (рекуператоров) в составе газоперекачивающих агрегатов ГТК-10-4, а также выявлена целесообразность применения их в зависимости от условий установки и эксплуатации.

  3. Исследован ряд методов повышения эксплуатационной экономичности регенеративных ГТУ с регулируемой силовой турбиной. Показана возможность дополнительной экономии топливного газа.

  4. Проанализированы пути повышения эффективности свободных силовых турбин конвертированных авиационных двигателей и выработаны научно-обоснованные рекомендации по их совершенствованию.

  5. Усовершенствована методика испытаний нагнетателей природного газа в условиях эксплуатации и разработан метод определения оптимальных параметров сменных проточных частей при изменяющихся параметрах на входе и на выходе КС.

Практическая значимость работы

  1. Определены и проведены эффективные мероприятия по модернизации турбоблока ГТК-10-4, которые могут быть реализованы без его отправки на завод, что позволило при ограниченном финансировании провести их на большем числе агрегатов.

  2. Проведены в составе ГПА ГТК-10-4 испытания рекуператоров различных типов (РВП-3600, РГУ-1800, ВПТ-1400), которые дали возможность

обоснованно принять решения о целесообразности использования на каждой компрессорной станции вместо пластинчатых того или иного типа трубчатых рекуператоров.

  1. Усовершенствована методика определения развиваемой газотурбинным приводом мощности, что позволило определить эффективность различных работ по модернизации ГТУ и реализовать наиболее перспективные из них.

  2. Уточнен эффект от оптимизации программы регулирования в импортных регенеративных ГТУ применительно к условиям КС "Тюментрансгаза" и намечены мероприятия для ее достижения.

  1. Разработан метод определения параметров сменных проточных частей нагнетателей повышенной напорности для головных участков газопроводов, что позволило при минимальном числе работающих ГПА повысить пропускную способность газотранспортной системы на этих участках.

Автор защищает следующие положения

1. Методика обоснования и выбора оптимальных для условий газотранспортной системы ООО "Тюментрансгаз" решений по модернизации проточной части турбомашин и камеры сгорания стационарных ГТУ, имеющих большую наработку с начала эксплуатации (ГТК-10-4,ГТН-16). - 2. Методология и результаты выбора типа конструкции, степени

регенерации и компоновки рекуператоров для ГТК-10-4, замещающих существующие, с обеспечением максимального экономического эффекта.

3. Разработка, обоснование и выбор методов контроля эффективности и фактического технического состояния ГПА до и после модернизации (целевые детализированные испытания).

4. Обоснование выбора рациональных параметров для модернизации проточных частей нагнетателей повышенной напорности для головных КС газотранспортной системы, обеспечивающих повышение пропускной способности участков газопровода при минимальном числе работающих агрегатов.

Апробация работы

Основные положения и материалы диссертационной работы докладывались на следующих симпозиумах, конференциях и научно-технических сессиях:

Шестой международный симпозиум "Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования", Санкт-Петербург. 31 мая-2 июня 2000 г.;

XLVII научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин. РАН. Пермь. 25-28 сентября 2000 г.;

XI Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция "Газотурбинные и комбинированные установки и двигатели". Москва. 15-17 ноября 2000 г.;

Седьмой международный симпозиум "Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования", Санкт-Петербург. 30 мая-1 июня 2001 г.;

XLVIII научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин.
. РАН. Рыбинск. 25-26 сентября 2001 г.;

Восьмой международный симпозиум "Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования", Санкт-Петербург. 29-31 мая 2002 г.;

XLIX научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин. РАН. Москва. 11-12 сентября 2002 г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 19 работ, получено два патента на изобретения, одно свидетельство на полезную модель.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, приложений и библиографического списка. Общий объем диссертации 167 страниц, в том числе 42 рисунка, 14 таблиц. Библиографический список включает 42 наименования.

Работа является составной частью программы технико-экономического обоснования путей реконструкции и технического перевооружения КС, проводимой ООО "Тюментрансгаз" совместно с кафедрой "Турбины и двигатели" теплоэнергетического факультета Уральского государственного технического университета. Представленные экспериментальные результаты получены совместно с доцентом кафедры Тарасовым А.В.

Автор выражает признательность научному консультанту, генеральному директору ООО "Тюментрансгаз", кандидату технических наук Завальному П.Н., научному руководителю, профессору кафедры "Турбины и двигатели", кандидату технических наук Ревзину Б.С., а также коллективу кафедры и ее руководителю, доктору технических наук Бродову Ю.М. за постоянное внимание и помощь в ходе выполнения работы.

Подобные работы
Жученко Лариса Александровна
Разработка, апробация и реализация методов повышения надежности и восстановления ресурса элементов проточной части паровых теплофикационных турбин
Лунин Игорь Александрович
Исследование функционирования сетевых подогревателей теплофикационных турбин Т-250/300-240 и разработка системы их технической диагностики
Липин Алексей Владимирович
Разработка высокоэффективных систем охлаждения лопаток перспективных стационарных газотурбинных установок
Готовцев Андрей Михайлович
Разработка и исследование систем стабилизации течения пара в выхлопных патрубках и выносных регулирующих клапанах паровых турбин
Олейников Алексей Владимирович
Разработка и апробация комплексных методов вибрационного исследования и диагностики центробежных нагнетателей природного газа
Орлов Владимир Васильевич
Разработка и реализация метода расчета вынужденных колебаний венцов рабочих лопаток турбомашин
Жуков Сергей Викторович
Разработка и совершенствование методов балансировки гибких роторов турбомашин
Рябчиков Александр Юрьевич
Разработка и обоснование методов совершенствования рекуперативных теплообменных аппаратов турбоустановок
Недошивина Татьяна Анатольевна
Разработка и совершенствование методов уравновешивания гибких роторов турбин на балансировочных станках
Гребнева Оксана Александровна
Исследование задач и разработка алгоритмов планирования условий проведения активной идентификации трубопроводных систем

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net