Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Научно-практические основы технологии и техники охлаждения природного газа при его подготовке к транспорту на месторождениях Крайнего Севера
ВАК РФ 25.00.17, Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений
Автореферат диссертации по теме "Научно-практические основы технологии и техники охлаждения природного газа при его подготовке к транспорту на месторождениях Крайнего Севера"
На правах рукописи
ГГАРЕРПТ/Ш!/
ДАВЛЕТОВ КАСИМ МУХАМЕТГАРЕЕВИЧ1
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИКИ ОХЛАЖДЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА ПРИ ЕГО ПОДГОТОВКЕ К ТРАНСПОРТУ НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА
Специальность: 25.00.17 - Разработка и эксплуатация
нефтяных и газовых месторождений
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Москва - 2007
003065006
Работа выполнена в ООО «Надымгазпром» ОАО «Газпром».
Научный консультант:
- член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор О.М. Ермилов
Официальные оппоненты:
- доктор технических наук, профессор Ю.Н. Васильев
- доктор технических наук Н.А. Гафаров
- доктор химических наук, профессор В.Б. Мельников
Ведущая организация: Уфимский государственный нефтяной технический университет
Защита состоится « --¿ » о,z-Tj:¿>{u_¿ 2007 г. в /S часов в ауд. 73/ на заседании диссертационного совета Д 212.200.08 при Российском Государственном Университете нефти и газа имени И.М. Губкина по адресу: 119991, ГСП-1, г. Москва, Ленинский проспект, д. 65.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского Государственного Университета нефти и газа имени И.М. Губкина.
Автореферат разослан «Л 0 » а^/с/.'сл 2007 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
доктор технических наук, профессор
Сомов Б. Е.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. В настоящее время основным газодобывающим регионом России является север Тюменской области. Крупнейшие газовые месторождения региона вступили в компрессорный период эксплуатации. Охлаждение природного (сырого) скомпримированного газа в серийных ABO открытого типа при низких температурах окружающего воздуха приводит к образованию гидратов и выходу из строя нижних рядов теплообменных трубок или вынужденному повышению температуры на выходе аппарата, что снижает эффективность процессов промысловой подготовки газа.
Теоретические и методологические проблемы охлаждения сырого газа в ABO, в т.ч. при низких температурах воздуха, недостаточно отражены в опубликованных работах. Это касается как самой конструкции ABO и их темпера-турно-расходных характеристик, так и проблем регулирования:
- отсутствует принципиальная концепция эксплуатации парка ABO в зимних, летних и экстремальных условиях;
- отсутствует принципиальная концепция регулирования ABO;
- отсутствует концепция оптимизации режимных параметров ABO, требуемого количества аппаратов и их компоновки;
- имеющиеся методики тепловых расчетов ABO принципиально не могут быть использованы при ограничениях по минимально допустимой температуре внутренней поверхности труб (для предотвращения льдогидратообразования) и неоднородности полей температуры воздуха на входе вентиляторов (вследствие рециркуляции воздуха).
Особенности работы аппаратов воздушного охлаждения с внешней рециркуляцией воздуха (АВР) заключаются в том, что в режимах регулирования АВР тепловые и аэродинамические процессы в общем случае связаны и не могут рассматриваться в отрыве друг от друга. Поэтому ABO, предназначенные для охлаждения сырого газа, требуют принципиально новых методик исследования, расчета и проектирования.
Представляется актуальным выполнение комплекса работ, включающих:
- создание методической базы для совершенствования техники и технологии промысловых систем охлаждения сырого газа;
- разработку и внедрение новых технологий и технических средств для охлаждения природного газа на промыслах;
- разработку принципов и способов автоматического регулирования процесса охлаждения сырого газа в ABO, обеспечивающих надежную и эффективную эксплуатацию при любых практически реализуемых диапазонах изменения режимных параметров.
Цель работы. Разработать эффективные технологии и технические средства охлаждения сырого газа в системе подготовки его к транспорту.
Задачи исследований.
1. Исследовать процессы охлаждения сырого газа в эксплуатируемых ABO при ограничениях по минимальной допустимой температуре стенки труб.
2. Разработать физическую модель теплоаэродинамических процессов в режимах однопараметрического (по минимальной температуре стенки) рециркуляционного регулирования ABO и ее математическое описание при различных условиях эксплуатации аппаратов.
3. Выявить и экспериментально подтвердить закономерности рециркуляционных, расходных, расходно-рециркуляционных и температурно-расходных характеристик аппаратов воздушного охлаждения с внешней рециркуляцией воздуха (АВР) при жалюзийном регулировании применительно к однородному продольному полю входной температуры воздуха.
4. Определить, условия обеспечивающие минимальное снижение подачи потока воздуха вентиляторами и его неравномерность в процессе рециркуляционного регулирования, влияние неоднородности продольных полей входных температур и расхода воздуха на внутренние параметры АВР.
5. Получение опытных данных по тепловой мощности АВР и по минимальной температуре стенки труб первого ряда применительно к двух- и трехжалю-зийному регулированию с целью проверки надежности методик расчета аппаратов.
6. Обосновать технологию двухступенчатого охлаждения сырого газа в ABO обеспечивающую:
- минимально допустимую температуру внутренней поверхности стенки теплообменной трубки при низких температурах воздуха и заданную температуры газа на выходе при повышенных температурах воздуха;
- необходимый уровень рекуперации по газу при минимальных затратах мощности на прокачку воздуха.
7. Разработать требования к ABO для охлаждения сырого газа в условиях Крайнего Севера и основные направления совершенствования процессов охлаждения сырого газа в аппаратах воздушного охлаждения на газовых промыслах.
Научная новизна.
1. Разработана методика тепловых расчетов для однородного поля температуры воздуха при ограничениях по минимальной допустимой температуре внутренней поверхности труб на выходе ABO, которая позволила выявить ранее неизвестные закономерности процессов охлаждения сырого газа при низких температурах воздуха, обосновать и разработать пути совершенствования этих процессов и методы управления ими в широких диапазонах изменения режимных параметров и геометрических факторов.
2. Разработана математическая модель теплоаэродинамических процессов жалюзийного регулирования ABO с внешней рециркуляцией воздуха, включающей как аэродинамические, так и тепловые характеристики аппарата.
3. Теоретически и экспериментально доказано, что автоматическое управление процессом охлаждения газа в аппаратах воздушного охлаждения может быть обеспечено только при синхронном трехжалюзийном регулировании, при котором возможны любые варианты изменения потока воздуха вентиляторами, и установлены условия минимизации неравномерности подачи воздуха.
4. Теоретически обосновано и экспериментально установлено, что неоднородность продольного поля входной температуры воздуха при внешней ре-
циркуляции существенно влияет на тепловые процессы в трубном пучке, при этом тепловая мощность аппарата противоположна градиенту температур поля воздуха, который зависит от способа организации охлаждения газа.
Основные защищаемые положения.
1. Методика тепловых расчетов ABO при ограничениях температуры стенки труб и выполненный на их основе теоретический анализ влияния режимных и геометрических факторов аппаратов на процессы охлаждения сырого газа.
2. Направления совершенствования процессов охлаждения природного газа в основе которых заложены технико-технологические, конструкторские решения и методы управления этими процессами, позволяющие вывести комплексную подготовку газа к транспорту на этапе предварительного его охлаждения на уровень современных технологий.
3. Принципы и способы автоматического управления процессами охлаждения газа, в основе которых заложено регулирование переменным расходом воздуха и его рециркуляцией, обеспечивающие при любых отклонениях режимных параметров минимальную температуру газа на выходе и надежность эксплуатации ABO путем поддержания неизменной заданной минимальной температуры стенки труб.
4. Математическая модель теплоаэродинамических процессов жалюзий-ного регулирования ABO с внешней рециркуляцией воздуха. Модель базируется на сопряжении аэродинамических и тепловых характеристик ABO. Тепловые параметры аппарата определяются на основе методик расчета, адекватных различным вариантам эксплуатации АВР.
5. Способы снижения и исключения негативных последствий рециркуляции воздуха и улучшения тепловых характеристик АВР на основе изменения продольного поля входной температуры воздуха.
6. Технология двухступенчатого охлаждения сырого газа, где в качестве первой ступени используется ABO открытого типа с комбинированным регулированием, а второй ступени - аппараты с рециркуляцией воздуха, что обес-
печивает максимальное снижение капитальных затрат и существенное упрощение системы регулирования.
Практическая значимость.
1. Внедрены новые технологии и технические средства охлаждения сырого газа, в системе его подготовки к транспорту (двухступенчатое охлаждение, ABO с внешней рециркуляцией воздуха), позволяющие сократить капитальные, эксплуатационные затраты на обустройство и эксплуатацию газовых промыслов, а также повысить надежность и экологическую безопасность технологических процессов.
2. На основе созданной математической модели охлаждения сырого газа ABO разработаны методики тепловых, аэродинамических и гидравлических расчетов аппаратов для проектных и конструкторских организаций.
3. Результаты работы положены в основу проектирования аппаратов воздушного охлаждения сырого газа на Вынгаяхинском и Бованенковском месторождениях.
4. Разработано технико-экономическое обоснование предложенных методов повышения эффективности и надежности ABO при работе их в условиях Крайнего Севера.
Апробация работы.
Всероссийская научно-практическая конференция «Проблемы и перспективы комплексного использования низконапорного газа в устойчивом развитии социальной сферы газодобывающих регионов» (г. Надым, 2003 г.); научно-техническая конференция «Обеспечение эффективного функционирования Уренгойского нефтегазодобывающего комплекса» (г. Анапа, 2003 г.); отраслевая научно-практическая конференция «Актуальные проблемы и новые технологии освоения месторождений углеводородов Ямала XXI века» (п. Ямбург, 2004 г.); заседание секции «Добыча и промысловая подготовка газа и газового конденсата» научно-технического совета ОАО «Газпром» (г. Надым, 2001 г., г. Ноябрьск, 2006 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 47 работ, в том числе: 2 монографии, 2 научно-технических обзора, 6 патентов РФ.
7
Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка использованных источников - 191. Работа изложена на 377 страницах машинописного текста, включая 138 рисунков, 26 таблиц и 3 приложения.
Автор искренне признателен научному консультанту О.М. Ермилову за помощь и долголетнее сотрудничество в совместной работе.
Автор выражает глубокую благодарность своему первому научному руководителю д.т.н. С.А. Ярхо, а также специалистам ЦКБН Б.С. Палей, М.П. Игнатьеву, В.Я. Иванову, оказавшим неоценимую помощь в проведении экспериментальных исследований.
Автор искренне благодарен за помощь и поддержку А.И. Березнякову,
B.К. Голубкину, А.Г. Глухенькому, В.И. Кононову.
Автор выражает благодарность коллегам С.А. Горбатову, В.Г. Мазитову,
C.B. Сидорову, A.B. Елистратову за ценные замечания и помощь в подготовке работы.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении содержится общая характеристика работы, обоснована ее актуальность, поставлены цели и задачи исследований.
В первой главе рассмотрено современное состояние проблемы охлаждения сырого газа в ABO при промысловой подготовке к транспорту. Представлены результаты теоретического и промыслового исследования работы ABO при охлаждении сырого газа. Дан анализ основных направлений совершенствования процесса охлаждения сырого газа при его промысловой подготовке.
Теоретическими и экспериментальными исследованиями по созданию высокоэффективных систем охлаждения газа, их научной и инженерной проработкой, в том числе для объектов газовой и нефтяной промышленности, занимались ряд научных коллективов и отдельных специалистов. Все эти вопросы нашли отражение в трудах А.Н. Бессонного, Р.Н. Бикчентая, В.М. Боришанско-го, Ю.Н. Васильева, A.A. Вассермана, З.Т. Галиуллина, О.М. Ермилова, В.А. Иванова, C.B. Карпова, Н.П. Крюкова, В.Б. Кунтыша, С.С., Кутателадзе, Г.А.
Марголина, М.А. Михеева, O.A. Степанова, A.B. Чиркина, В.М. Шмерковича, М.М. Шпотаковского, С.А. Ярхо и др.
При подготовке природного газа к транспорту на газовых промыслах важную роль занимают процессы охлаждения газа. Охлаждение газа на газовых промыслах осуществляется между ступенями дожимной компрессорной станции (ДКС) для обеспечения требуемых параметров газоперекачивающих агрегатов, после ДКС для обеспечения требуемых режимных параметров технологического процесса подготовки газа и на выходе с газового промысла перед транспортировкой по газопроводам.
Объектом исследования являются установки охлаждения сырого газа после ДКС, обеспечивающие требуемые технологические параметры процессов подготовки газа.
С вводом ДКС температура газа является одним из основных факторов, оказывающих существенное влияние на эффективность технологических процессов и технико-экономические показатели установки комплексной подготовки газа (УКПГ). При снижении температуры газа (охлаждение в ABO после ДКС), и последующей сепарации, его влагосодержание уменьшается, что приводит к снижению нагрузки по влаге в процессах осушки газа и регенерации сорбентов, расходу реагентов.
Охлаждение газа на различных стадиях компрессорного периода месторождений характеризуется изменением режима работы ABO и их тепловой нагрузки.
Отличительной особенностью эксплуатации ABO на месторождениях Крайнего Севера является охлаждение сырого газа в аппаратах открытого типа с перекрестным током теплоносителей, что при низких температурах окружающего воздуха (txo) приводит к образованию гидратов или вынужденному повышению температуры его на выходе, при этом снижается эффективность процессов промысловой подготовки газа и надежность работы оборудования.
Разработанная методика тепловых расчетов при ограничениях по минимально допустимой температуре внутренней поверхности труб на выходе ABO
позволила выявить ранее неизвестные закономерности процессов охлаждения газа при низких температурах воздуха. Эти ограничения задаются условиями гидратообразования (tmap) в форме задания минимально допустимой температуры стенки труб tcm min > ti-пдр. Минимальная температура стенки в ABO с од-ноходовой по воздуху схемой и перекрестном токе реализуется в выходных по газу сечениях труб первого ряда пучка.
На основе разработанной методики тепловых расчетов при ограничениях по íct min для однородного температурного поля потока воздуха на входе в ABO (tx вх) выполнен теоретический анализ работы аппаратов воздушного охлаждения сырого газа в условиях северных месторождений.
Необходимость и задачи такого анализа вызваны тем, что на выходе ABO происходит увеличение температуры газа по мере роста температурного напора At = (tr вх - txo) в области отрицательных температур окружающего воздуха. Анализ включает исследование влияния как режимных параметров - температуры окружающего воздуха txo, температуры tr их и расхода газа Gr на входе ABO, ограничений по tcm min, так и геометрических факторов - длины и числа труб в пучке, величины коэффициента оребрения (ф) первых по ходу воздуха рядов труб, схем движения теплоносителей применительно к зимней и летней эксплуатации ABO газа. Изучен физический механизм и дано математическое обоснование влияния перечисленных параметров на процессы охлаждения газа, в результате чего определены направления совершенствования этих процессов, разработаны и предложены конкретные практические меры по модернизации теплопередающих поверхностей серийных аппаратов и их оптимальной компоновке на промысле.
Установлено, что при поддержании на заданном минимальном уровне температуры стенок труб обеспечивается надежность работы ABO при минимальной недорекуперации по газу.
В качестве модернизированных теплопередающих поверхностей предложены пучки труб с пониженной рядностью, а также аппараты с пониженным коэффициентом оребрения первых двух по ходу воздуха рядов труб (рису-
hokI).
Сравнение результатов тепловых расчетов ABO с перекрестной схемой движения теплоносителей и аппаратов с пучками продольнооребренных труб (противоточной и прямоточной) показывает, что в условиях ограничения по tcT.min из трех схем организации движения потоков первая является самой неэффективной, прежде всего, в отношении степени охлаждения газа. Применение продольноомываемых труб в аппаратах позволяет достичь более низкую температуру газа на выходе из аппарата при любых отрицательных txo и обеспечить эффективное управление процессом охлаждения газа (см. рисунок 1). и 24
¡20 «
Ш18 g16
Я 14
й 12 cu
! 10
»4.
5 \
\ ч
\
— 1
-50
-40 -30 -20 -10
Температура воздуха, °С
Рисунок 1 - Сравнение эффективности охлаждения газа в ABO с перекрестным током, прямотоком и противотоком (íct min = 10 °С)
1 - прямоток при ф ~ 12;
2 - прямоток при ф = 20,7; 3- перекрестный ток при комбинированном оребре-нии;
4 - перекрестный ток при ф Ю =20,7;
5-противоток при ф = 12
В качестве ABO нового поколения предложены аппараты с продольно-омываемыми пучками оребренных труб. Трубные пучки этих конструкций обеспечивают существенно более низкую температуру газа на выходе (tr вых) в условиях ограничения по tcm min и всех прочих одинаковых условиях эксплуатации по сравнению с серийными ABO.
Также в данной главе рассматриваются технические возможности и практическая реализация различных способов регулирования процессов охлаждения газа в ABO: переменным расходом воздуха, ступенчатым изменением расхода газа, частичной внешней рециркуляцией воздуха, а также комбинированное регулирование и переходные режимы эксплуатации ABO. Сформулирован и обоснован главный принцип автоматического регулирования: объектом регулирования является поддержание на заданном уровне минимально допустимой температуры стенки труб при любых изменениях режимных параметров, а не
температуры газа на выходе или воздуха на входе, как это принималось ранее.
В качестве критериев оценки эффективности различных способов регулирования процессов охлаждения сырого газа в ABO предложены следующие: уровень среднесезонной температуры газа на выходе ABO, степень автоматизации процесса регулирования, эксплуатационные и капитальные затраты.
В результате выполненных сравнительных оценок установлено, что применение процесса регулирования охлаждения газа в ABO переменным расходом воздуха как самостоятельного способа ограничено для серийных аппаратов. Вместе с тем, возможности данного способа, как наиболее простого и дешевого, будут расширяться по мере совершенствования теплопередающих поверхностей. Регулирование расхода потока воздуха, как вспомогательный способ охлаждения сырого газа, включенный в комбинированный способ регулирования (как и ступенчатое изменение расхода газа), является безальтернативным.
С другой стороны технические возможности способа рециркуляционного регулирования расхода воздуха в настоящее время шире, чем расходного способа: даже для существующих серийных ABO оно способно обеспечить самую глубокую рекуперацию газа в течение всего зимнего периода при полной автоматизации процесса регулирования. Изучены возможности рециркуляционного регулирования при частичных (относительно летних) расходах воздуха, повышенных расходах газа (меньшем количестве ABO), различных входных температурах газа применительно к серийным и модернизированным ABO.
Одновременно показано, что в ряде случаев - при повышенных 1гвх& 60°С и в летний период эксплуатации обязательным является применение двухступенчатого охлаждения газа, т.е. при последовательном включении двух ABO, образующих систему парных блоков, работающих параллельно.
На основе предложенной методики оценки среднесезонных tr вых Gx, энергетических затрат на прокачку теплоносителей и капитальных вложений получены зависимости сезонных эксплуатационных затрат и полной годовой себестоимости охлаждения газа от уровня tr вх, Gr, применительно к серийным
ABO и аппаратам с комбинированным оребрением пучка трубок.
Условия летней эксплуатации являются определяющими в формировании годовой себестоимости охлаждения газа независимо от способа регулирования и определяют необходимое количество ABO, максимальные расходы воздуха, т.е. капитальные и эксплуатационные затраты.
Сравнение стоимостных факторов различных способов регулирования показало, что эксплуатационные расходы, связанные со стоимостью энергии на прокачку теплоносителей при расходном регулировании несколько выше, чем при рециркуляционном из-за особенностей переходного режима. Однако общая себестоимость охлаждения газа при расходном регулировании оказывается в силу меньших капитальных затрат минимальной.
При рециркуляционном регулировании как эксплуатационные расходы, так и полная годовая себестоимость охлаждения газа резко сокращается при повышении выходной температуры газа в пределах tr вых - tcm min = (1,5 -г 4)°С. Дальнейшее увеличение tr вых сопровождается незначительным снижением затрат. Этот результат указывает на необходимость выбора оптимальной tr вых в зимний период эксплуатации.
Применение ABO с комбинированным оребрением позволяет в 3,7 раз сократить эксплуатационные расходы при рециркуляционном регулировании, а при повышенных расходах газа (меньшем количестве ABO в зимний период) сокращает и капитальные затраты на рециркуляционное оборудование (рисунок 2).
Повышение tr вх сопровождается при фиксированной tr вых резким увеличением эксплуатационных затрат при рециркуляционном регулировании и одноступенчатом охлаждении. Переход к технологии двухступенчатого охлаждения как при расходном, так и рециркуляционном способе регулирования позволяет эти затраты существенно сократить (рисунок 2).
Разработана методика, которая позволяет определить на стадиях разработки и эксплуатации ABO оптимальное количество аппаратов и максимальный расход воздуха через отдельный аппарат, обеспечивающие минимальную
себестоимость охлаждения газа, а также установить режимные параметры, геометрические факторы, условия и способы их эксплуатации.
о
Рисунок 2 - Зависимость сезонных эксплуатационных затрат от входной температуры газа для различных типов ABO при одно-двухступенчатых охлаждениях
1 - Одноступенчатое охлаждение газа 20 ABO фирмы Крезо-Луар;
2 - Одноступенчатое охлаждение газа 10 ABO фирмы Крезо-Луар и 10 ABO с комбинированным оребрением;
3 - Одноступенчатое охлаждение газа 20 ABO с комбинированным оребрением;
4 - Двухступенчатое охлаждение газа 20 ABO фирмы Крезо-Луар.
30 40 50 60 70 80
Температура газа на входе, °С
На основе проведенных работ сформулированы основные принципиальные положения регулирования процесса охлаждения сырого газа в ABO:
- регулирование должно производиться по температуре внутренней поверхности труб первого ряда - для ABO с перекрестным током;
- автоматизация должна обеспечить регулирование процесса охлаждения газа в зимний период;
- оптимальное количество ABO, как и оптимальный максимальный расход воздуха через отдельный аппарат, обеспечивающие минимальную себестоимость охлаждения газа, определяется по предложенной методике;
- регулирование переменным расходом воздуха, как самостоятельный способ регулирования, технически и экономически целесообразно применять в следующих случаях: при двухступенчатом охлаждении газа, при использовании ABO с модернизированными теплопередаюгцими поверхностями, при невозможности применения рециркуляционного регулирования на уже действующих
- рециркуляционное регулирование как самостоятельный способ технически обеспечивает самую низкую ^ вых., однако, является менее эффективным из-за максимальных эксплуатационных и капитальных затрат;
ABO;
— рациональным является комбинированное регулирование - переменным расходом и рециркуляцией воздуха;
- при повышенных температурах газа на входе tr вх > 60°С и любых tr вх в летнее время охлаждение газа должно быть только двухступенчатым;
- при любом способе регулирования применение ABO с комбинированным оребрением увеличивает степень рекуперации газа и снижает эксплуатационные и капитальные затраты;
— ступенчатое изменение расхода газа необходимо и экономически оправдано в следующих случаях: при экстремальных температурах газа на входе, при регулировании только расходом воздуха, в летний период и при эксплуатации ABO, не оснащенных системами регулирования.
Работа аппаратов воздушного охлаждения, предназначенных для охлаждения сырого газа на ДКС в климатических условиях Крайнего Севера, характеризуется: низкими температурами окружающего воздуха в зимний период; большими перепадами температур окружающего воздуха в течение суток; гид-ратообразованием при положительных температурах, широком изменении режимных параметров газа.
Обоснованы и сформулированы основные исходные требования на разработку ABO для охлаждения сырого газа для эксплуатации в условиях Крайнего Севера:
1. Регулирование процесса охлаждения газа в ABO должно осуществляться в соответствии с основными принципиальными положениями, изложенными выше.
2. Аппараты воздушного охлаждения сырого газа с внешней рециркуляцией воздуха должны быть оснащены автоматическим трехжалюзийным регулированием.
3. Регулирование процесса охлаждения в аппаратах должно быть автоматическое и обеспечивать максимально возможную степень рекуперации по газу в безгидратном режиме работы, в широком диапазоне изменения режимных параметров, обеспечивающих необходимую температуру газа на выходе из ABO, с учетом требований технологии процессов подготовки газа.
4. Межступенчатое охлаждение газа на ДКС, должно осуществляться в серийных ABO открытого типа, оснащенных частотным регулированием числа оборотов привода вентиляторов, при этом достигается существенное снижение капитальных и эксплуатационных затрат.
5. Конечная ступень охлаждения газа на ДКС (перед осушкой на УКПГ) должна осуществляться в ABO с внешней рециркуляцией воздуха, для обеспечения оптимальной температуры контакта процесса осушки газа на УКПГ.
6. Применительно к условиям двухступенчатого охлаждения сырого газа после конечной ступени компримирования перед УКПГ для охлаждения газа в качестве аппаратов первой ступени необходимо использовать серийные ABO с частотным регулированием числа оборотов привода вентиляторов, на второй ступени охлаждения необходимо использовать аппараты воздушного охлаждения с внешней рециркуляцией воздуха (АВР), при этом обеспечивается требуемая температура газа перед УКПГ и достигается максимальное снижение капитальных и эксплуатационных затрат.
7. Трубные пучки ABO должны быть с комбинированным оребрением для увеличения степени рекуперации газа и снижения эксплуатационных расходов.
8. Для обеспечения внешней рециркуляции воздуха необходимо принять нижнее по отношению к теплообменным секциям расположение вентилятора.
9. Лопасти и ступицу вентилятора предусмотреть из композитного материала, что обеспечит снижение его массы.
10. Обвязка ABO должна обеспечивать возможность подключения аппаратов в работу как параллельно, так и параллельно-последовательно.
Совершенствование процессов охлаждения сырого газа при подготовке его к транспорту предлагается осуществлять по следующим направлениям, представленным на рисунке 3.
о
к о я
I
О
3
х
п> г»
5 о о
а а *а
Е
о Я о и о о а
о С
о
ы
л>
к §
о ¡5 "а о
3
В
комбинированный ингибитор
ввод ингибитора гадратообразовання
предварительная осушка газа перед АВО
комбинированное охлаэадение газа в рекуперативных теплообменных аппаратах и
лво
и X п о
а ь, о о
2 3 -в Е п
внутренняя рециркуляция воздуха
¿Л »
Ш-
5в о
йв
Ш
й!£ и о
внешняя рециркуляция воздуха
изменение числа работающих вентиляторов
частотное регулирование привода вентилятора
изменение угла наклона лопастей вентилятора
изменение числа работающих аппаратов
изменение схемы соединения аппаратов
регулирование переменным расходом воздуха
ступенчатое изменение расхода газа
комбинированное регулирование
г
АВО с пониженным коэффициентом оребрения 1-го ряда труб
АВО с пониженным коэффициентом оребрения первых двух рядов труб
с прямотоком теплоносителей
с противотоком теплоносителей
с пониженным коэффициентом оребрения теплообменных труо 1-го ряда
с пониженным коэффициентом оребрения теплообменных труб 2-х рядов
АВО с частотным регулированием числа оборотов вентилятора
АВО с внешней рециркуляцией воздуха
АВО с продольно-омываемыми трубками
АВО с комбинированным оребрением
АВО с пониженной рядностью
3
■а
1 5 я
V
0
01 (Г
О в р
я 2 ■ у Се
з! вг
в 3 о Я
Ы V
5 о »
В н
5 « о „
о а я о
_ в
ы <р « «
Н о п ю
а 8 а £ ~ в
м Ц
2 № ы я
о м
и м
г о
И £
я и "в о
О Я 2 %
(Г "1
а м
р и
и а »
И
частотное регулирование
числа оборотов эл. двигателя вентилятора
создание разнонаправленного потока воздуха относительно трубного пучка
Э-3
гв
И и
у
Оа
Сопоставлением различных путей (способов) совершенствования процессов охлаждения сырого газа в ABO установлено, что к наиболее перспективным относятся: ABO с внешней рециркуляцией воздуха; ABO с частичным реверсом воздуха; ABO с продольно-омываемыми пучками оребренных труб; ABO с комбинированным оребрением теплообменных труб.
В результате проведенного анализа установлено, что из всех существующих в настоящее время аппаратов этого класса, аппараты воздушного охлаждения сырого газа с внешней рециркуляцией воздуха (АВР) обеспечивают надежную эксплуатацию и максимальную глубину рекуперации по газу при любых режимных параметров.
Во второй главе на основе разработанной математической модели тепло-аэродинамических процессов исследованы рециркуляционные и расходно-рециркуляционные характеристики аппарата при совместной работе вентиляторов и воздушной сети при изотермическом приближении.
Математическая модель теплоаэродинамических процессов применительно к жалюзийному регулированию ABO с внешней рециркуляцией воздуха базируется на сопряжении аэродинамических характеристик ABO с тепловыми. Под аэродинамическими характеристиками понимаются: напорно-расходная характеристика вентилятора, рециркуляционная и расходно-рециркуляционная характеристики аппарата, а также характеристика аэродинамического сопротивления сети воздушного тракта. Под тепловыми характеристиками подразумеваются продольные поля температур газа, воздуха на входе и выходе трубного пучка, теплового аналога степени рециркуляции, температуры газа и стенки труб первого по ходу воздуха ряда. Тепловые параметры аппарата определяются на основе методик расчета, адекватных различным вариантам эксплуатации АВР. На этапе теоретического анализа в данной модели были приняты: расчетная напорно-расходная характеристика вентиляторов, справочные данные по коэффициентам местных сопротивлений воздушного тракта, включая жалюзи, известные эмпирические уравнения для коэффициентов теплоотдачи труб и коэффициента сопротивления трубного пучка.
При такой постановке задачи определялись: производительность вентиляторов, степень рециркуляции воздуха, статическое давление по воздушному тракту, температурные поля и тепловая мощность аппарата при любом положении регулирующих органов и различных способах жалюзийного регулирования.
Решение рассматриваемой задачи выполнено поэтапно: сначала максимально упрощается постановка задачи, а затем последовательно усложняется.
На первом этапе теоретического анализа выполнены исследования рециркуляционных, расходных и расходно-рециркуляционных характеристик АВР в режимах жалюзийного регулирования в изотермическом приближении.
Исследования рециркуляционной (Gp/Gx)=í(üte), расходной Gx=f(ae) и расходно-рециркуляционной Gx=f(Gp/Gx) характеристик с целью проектной и эксплуатационной оптимизации являются одним из важных задач технического обеспечения нового аппарата (АВР).
Рассмотрена трехжалюзийная схема ABO в условиях внешнего рециркуляционного регулирования (в одномерной постановке задачи). Принципиальная схема аппарата показана на рисунке 4.
Рисунок 4 - Трехжалюзийная расчетная схема ABO газа с внешней рециркуляцией воздуха. Р1, Р2, РО - давление (статическое) соответственно: на входе вентиляторы, на выходе из трубного пучка и атмосферное, Па; Gx, Gp, Gbx, Gbmx - массовый расход воздуха соответственно: вентилятора, рециркуляционного потока, входного и выходного потоков (жалюзи), кг/с;
Fbi, Fblix, Fp — площадь проходных сечений жалюзи соответственно: входных, выходных и рециркуляционных, м2.
Задача расчета - определить степень рециркуляции от геометрии и угла раскрытия жалюзи безотносительно к напорно-расходной характеристике вентиляторов и сопротивлению трубного пучка. Базовые уравнения — уравнения материального баланса расходов воздуха и коэффициенты сопротивления жалюзи.
Ро, FBblx -llllllllh
I
<í =
'вых р
[хухуху!
|GX
G Pi
г= Ро.
— Рвых р 4- -
GBX
Степень рециркуляции воздуха, полученная на базе баланса механических параметров имеет следующую зависимость:
2г. о.
1+
А С
КС
(1)
где В, А, С - критерии пропускной способности жалюзи входных, выходных и рециркуляционных соответственно, (кг-м)0,3.
Из этого уравнения (1), полученного для общего случая трехжалюзийного регулирования, следует, что в рамках принятых допущений степень рециркуляции является функцией только отношений пропускных способностей жалюзи и не зависит от абсолютных величин подачи вентиляторов и площадей жалюзи.
При условии одинаковых законов сопротивления ¿-=0,2+(З^О!)2 для всех жалюзи в изотермическом приближении и при синхронном их регулировании уравнение рециркуляционной характеристики окончательно выглядит следующим образом:
1-'
\и + 9съ2а,
1 + -
Уи + 9с%2ав
/ + ! Ртх
1+-
г 1 вых
Я, V 1+Ь
1 +
V
(2)
где, £„ - коэффициенты сопротивления рециркуляционной, входной (выходной) жалюзи соответственно;
«р, ав - углы открытия рециркуляционных, входных (выходных) жалюзи соответственно, град.
При синхронном регулировании принимается, что рециркуляционные жалюзи открываются „в противофазе" входным и выходным, поворачиваясь на одинаковые углы: начальное положение рециркуляционных жалюзи — закрытое (ар= 0°), входные и выходные жалюзи полностью открыты (а-„= 90°).
В результате выполненных расчетов и анализа при различных режимах регулирования — одно, двух и трехжалюзийного, синхронного и автономного
(нелинейного) рециркуляционные характеристики аппарата зависят от геометрических факторов и „балластного сопротивления. Показано, что в изотермическом приближении и независимости „балластных (местных) коэффициентов сопротивления от числа Рейнольдса, степень рециркуляции средняя по аппарату не зависит от подачи вентиляторов и их напорно - расходных характеристик. Установлено, что трехжалюзийное регулирование применительно к поставленным задачам является безальтернативным.
Трехжалюзийное регулирование обеспечивает, во-первых, наиболее устойчивый процесс регулирования с минимальной долей „подсосов" и обратных течений; во-вторых, оно обеспечивает рециркуляции во всем диапазоне возможного ее изменения 0 < Gp/G, < 1; в - третьих, характеристики регулирования Gp/Gi(a) при 10° < а < 80° близки к линейным, что положительно отражается на эффективности как самого регулирования, так и работы автоматики.
Снижение относительной величины площади рециркуляционных жалюзи уменьшает степень рециркуляции при одинаковых углах открытия жалюзи.
На втором этапе - этапе теоретического анализа - в качестве замыкающих математическую модель параметров использовались справочные данные по коэффициентам местных сопротивлений жалюзи, "балластных" сопротивлений, сопротивление трубного пучка, теоретическая напорно-расходная характеристика вентиляторов.
Математическая постановка задачи базируется на сопряжении аэродинамических характеристик воздушного тракта и параллельно работающих вентиляторов:
H{GX ,в,п)~ &РП. = АРР (3)
где ДРтр, АРр - аэродинамическое сопротивление трубного пучка и рециркуляционных жалюзи, соответственно, Па.
Окончательно уравнение для определения расходной характеристики опытного ABO выглядит следующим образом:
260-9,333-10"4в1/1' -0,0333-б'-"
' ' С2
1 +
А С
41
(4)
В результате исследования расходных характеристик аппарата при различных вариантах жалюзийного регулирования установлено, что диапазон изменения предельных подач вентиляторов - при степени рециркуляции 0 и 1 -определяется, размерами жалюзи, заложенными в конструкцию, и напорно-расходной характеристикой вентиляторов Н(Сх, в, п). Установлено также, что принятое в настоящее время двухжалюзийное регулирование неизбежно сопровождается понижением подачи вентиляторов по мере увеличения степени рециркуляции. В то же время, трехжалюзийное регулирование в этих же условиях может сопровождаться и ростом подачи.
у «Ю-3 Рисунок 5 - Изменение производи-
ма/час тельности вентиляторов при синхронном трехжалюзийном регулировании (учтено только сопротивление трубного пучка и собственно жалюзи)
1 - Рвх=Рвых=Кр=30 м2;
2 - Гвх=Евых=Рр=15 м2;
3 - Гвых= 30 м2; Евх=15 м2, Рр =7,5 м2
Таким образом, на примере упрощенной модели (рисунок 5) можно сформулировать следующие выводы:
- синхронное трехжалюзийное регулирование при произвольно выбранных Рвх,Гвых,Рр сопровождается изменением подачи вентиляторов;
- степень этого изменения определяется соотношением и абсолютными величинами проходных сечений жалюзи;
- математический смысл изменения производительности вентиляторов при их фиксированных характеристиках определяется изменением параметра (Ср/вх)2 / С2 в процессе регулирования. Физический смысл изменения произ-
1201101009080
-360 -330 -300 -270
.240
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1Ср/Сх
водительности вентиляторов определяется изменением в процессе регулирования АРр, при неизменном АРр значение Gx = const. Изучение условий, обеспечивающие неизменную подачу вентиляторов в процессе жалюзийного регулирования в АВР имеет важное значение и в теоретическом и практическом плане. Во-первых, при неизменном расходе воздуха обеспечивается устойчивый режим охлаждения при низких температурах воздуха. Во-вторых, обеспечивается непрерывное регулирование процессом охлаждения во всем диапазоне изменения температур воздуха без изменения угла установки лопастей вентиляторов. В-третьих, упрощается совместное решение тепловых и аэродинамических задач при переменных режимах его работы. В-четвертых, незначительное изменение подачи вентиляторов делает неактуальной задачу нелинейного трехжалюзийного регулирования.
Постоянство подачи вентиляторов обеспечивается постоянством в процессе регулирования величины (Gp/Gx)2/C2, или (Gp/Gx)/C = const. Предварительное рассмотрение этого условия показывает, во - первых, что регулирование должно быть только трехжалюзийным и, во - вторых, не может быть синхронным для всех жалюзи: рециркуляционные жалюзи должны иметь автономное регулирование.
Задача обеспечения Gx = const в процессе регулирования свелась к определению необходимого закона изменения ар при независимом изменении №>:
При этом закон изменения ffp(afe) должен зависеть от функции f(F). Условие G,= const выполняется при любых положениях жалюзи или полном открытии рециркуляционных жалюзи, если f(F)>l.
Полученные данные убедительно показывают, что жалюзийное регулирование может быть организовано при неизменной подаче вентиляторов. Установлено, что, такое регулирование возможно только при трехжалюзийной схе-
(5)
(6)
ме регулирования, при синхронном регулировании входными (выходными) жалюзи и автономном регулировании рециркуляционными жалюзи при различных значениях функции Г(Г).
Обеспечение Сх=сопб1 для аппаратов с дополнительным аэродинамическим сопротивлением воздушного тракта определяется следующей зависимостью:
F„
i—I
F ЧЛ вьа J
ex)
2
F ■ V PM¡ Ji
(7)
где £p¡wi — отдельное местное сопротивление рециркуляционной сети; Fpini - соответствующая площадь проходного сечения для воздуха, м2.
Условие (7) значительно более жесткое, чем условие (6), являющееся частным случаем уравнения (7). Другими словами, обеспечить постоянство подачи вентиляторов в процессе регулирования при наличии дополнительного сопротивления в рециркуляционной линии возможно лишь при больших величинах относительных площадей рециркуляционных жалюзи.
В главе 3 рассмотрена работа опытного образца ABO газа с учетом сопряжения тепловых процессов с механическим жалюзийным регулированием и совместной работы воздушной сети и вентиляторов.
В результате теоретического анализа на данном этапе установлено следующее: двухжалюзийное синхронное регулирование входными и выходными жалюзи является недопустимым решением для аппаратов нового поколения: оно в большинстве случаев не обеспечивает автоматическое регулирование, а именно, как в проектных режимах работы аппарата, так и при повышенных температурах газа на входе.
Эксплуатация аппарата при полуоткрытых рециркуляционных жалюзи является также малоэффективной. Она приводит к значительному изменению подачи вентиляторов в процессе регулирования, т.е. к неоптимальным режимам работы вентиляторов и снижению тепловой мощности аппарата (рисунки 6, 7).
Двухжалюзийное регулирование в определенных интервалах изменения температур наружного воздуха (на которые приходится максимальная длитель-
ность эксплуатации ABO в зимних условиях) не может обеспечить автоматическое управление процессом охлаждения газа (рисунок 6), что является решающим аргументом в обосновании безальтернативное™ трехжалюзийного регулирования.
Если сопоставить зависимости Gp/Gx= f(cfe) и Gx(to) при двух и трехжа-люзийном регулировании (рисунки 7, 8), то видно, что при трехжалюзийном способе регулирования изменения производительности вентиляторов наименьшее.
Сравнивая (рисунок 9) температурно-расходные характеристики при различных значениях Fp (10,7 и 19,1 м2), можно констатировать, что увеличение Fp повышает тепловую мощность аппарата, но, что самое главное, приближает условия эксплуатации ABO практически к режиму Gx = const во всем диапазоне изменения txo, снимает ряд принципиальных проблем.
Трехжалюзийное регулирование позволяет осуществлять автоматическое поддержание всей воздушной системы в режиме постоянной подачи вентиляторов. Только такое регулирование обеспечивает эксплуатацию ABO в автоматическом режиме во всем диапазоне входных температур газа и воздуха, включая экстремальные.
Для выбора рациональных размеров входных, выходных и рециркуляционных жалюзи в режимах синхронного регулирования выполнено специальное исследование влияния геометрии аппарата на неравномерность и уровень подачи вентиляторов. Неравномерность и уровень подачи вентиляторов зависит как от разности подач в предельных состояниях регулирования, т.е. Gxo - Gxi; так и от характера изменения подачи в диапазоне Gxo<Gx< Gil (индекс «О» относится к Gp/Gx= 0, индекс «1» - к Gp/Gx= 1).
G.-кг/с
(Gp/G,)M
0,8 0,6 0,4 0,2 0
110 — а
90 i i -í. 1 1 1 1
tr».,,. "с
22 1 1 1 1 1 0 1
20 - -
18 - / -
16 - ' -
14 - -
12 - -
10 - Т> а -
8 i i 1 1 1 1
-60 -50 -40 -30 -20 -10
0 Л0ог
ЧО)
Рисунок 6 - Температурно-расходиые характеристики опытного образца ABO при двухжалюзийиом синхронном регулировании и полностью открытых рециркуляционных жалюзи: Gr = 25,84 кг/с, tr вх = 50 °С, А - tcT.min = 0 °С
Gx, кг/с V х-10"3
м3/ч
110 1 330
^--
100 _ 300
90 - \ ^ 270
„Л
80 - 2 \ - 240
\
70 - \ - 210
N
60 - V 180
50 I lllN 150
90 70 50 30 10 СХв.Гр
(Gp/G,)„
ав,гр
Рисунок 7 - Изменение степени рециркуляции в процессе трехжалюзийного синхронного регулирования опытного образца ABO. Пунктиром показаны зависимости (Gp/Gx)vi = Г(ав) для двухжалюзийного регулирования: 1 -полностью открытые рециркуляционные жалюзи; 2 - полуоифыты
(Gp/Gx)
0,8
Рисунок 8 - Изменение производительности вентиляторов в процессе трехжалюзийного синхронного регулирования опытного образца ABO. Пунктиром показаны зависимости Gx(cíb) при двухжалю-зийном регулировании: 1 - полностью открытые рециркуляционные жалюзи; 2 — полуоткрытые
-60 -50 -40 -30 -20 -ю о „ txo, °С
Рисунок 9 - Температурно-расходиые и рециркуляционные характеристики применительно к опытному образцу ABO при трехжа-люзийном синхронном регулировании и различных площадях проходного сечения рециркуляционных жалюзи: Gr = 25,84 кг/с, tr вх = 50 °С, tcT.min =0 "С
Предельное значение Gxo определяется пропускной способностью участков входных и выходных жалюзи и не зависит от характеристик рециркуляционного участка. Предельное значение Gxl определяется пропускной способностью рециркуляционного участка и не зависит от характеристик входного и выходного участков.
Пропускная способность того или иного воздушного участка в ABO зависит от следующих гидравлических сопротивлений: переменное регулируемое местное сопротивление (собственно жалюзи) и ряд постоянных местных сопротивлений, которые условно назовем балластными или нерегулируемыми.
Итоговые результаты расчетов представлены на рисунке 10. Как видно на рисунке 10 при условии Fbx=Fbux законы изменения Gxo(Fbx) и Gxl(Fp) практически совпали, по крайней мере в диапазоне F= 15^20 м2.
GT. кг/с 120
V„-10'3, м3/ч 360
Рисунок 10 - Зависимости производительности вентиляторов в предельных режимах регулирования от площадей проходного сечения входных, выходных и рециркуляционных жалюзи (Гвх = Гвь„). вхО - подача вентиляторов при Ср/Сх = 0 (ар = 0°); вх! — подача вентиляторов при Ср/Сх= 1 (ав=0и)
Таким образом, можно утверждать, что в рамках допущений, принятых в теоретическом анализе, в диапазонах изменеиия Рвх, Рвых, Ь'р = (15 20) м2 реализуются условия Схо = Сх1 = (97 103) кг/с. Применительно к рассматриваемому аппарату первое условие минимизации неравномерности подачи выполняется при вполне доступных размерах регулирующих жалюзи.
Второе условие минимизации неравномерности подачи - монотонность ее изменения в процессе регулирования — в определенной степени зависит от балластного сопротивления воздушных линий.С целью выяснения роли балластного сопротивления и уровня колебаний подачи вентиляторов в процессе
синхронного регулирования были выполнены расчеты расходных характеристик при различных балластных сопротивлениях.
В результате анализа выполненных расчетов (представлены на рисунке 11) установлено следующее: во-первых, что изменение балластного нерегулируемого сопротивления воздушного тракта в пределах ± 25 % от номинального не отражается на неравномерности подачи вентиляторов, которая составляет S = Gx/Gicp'100 = (0,4 -í- 0,5) %, а в случае отсутствия балластного сопротивления, неравномерность подачи (несмотря на соблюдение условия Gxo= Gxl) возрастает, составляя 5 = 2,6 %, во - вторых, при прочих равных условиях увеличение нерегулируемого (балластного) сопротивления заметно отражается на снижении среднеинтегральной производительности вентиляторов.
Рисунок 11 - Расходно-рециркуляционная характеристика ABO в режиме трехжалюзийного синхронного регулирования при Fbi = Fbux = Fp = 20 м2 и номинальных нерегулируемых местных сопротивлениях
В-третьих, изменение нерегулируемого сопротивления в пределах + 25 % от номинального практически не влияет на рециркуляционные характеристики Gp/G, (ив). Основным выводом из полученных результатов следует считать, что наиболее эффективным процессом обеспечения постоянства подачи воздуха вентиляторами является синхронное трехжа-люзийное регулирование.
В главе 4 рассмотрены результаты исследования влияния неоднородности продольных (по длине теплообменной секции) полей входных температур и расхода воздуха на внутренние параметры ABO газа.
Неоднородность продольного поля входной температуры воздуха в АВР возникает в силу ряда причин. Основная из них - это неоднородность поля выходной температуры воздуха из трубного пучка, что даже при симметричной организации рециркуляционных потоков при смешивании их с потоками на-
G„/Gx
ружного воздуха приводит к образованию неравномерного продольного поля входной в вентиляторы температуры íxbi(L).
Определение полей txex(£) производилось методом многократной «прогонки» тепловых расчетов одиночной трубы и контрольного участка путем задания различных уровней средних по длине txex (при одинаковых dtxcx/dL) до достижения минимальной температуры стенки трубы равной заданному.
Анализ полученных результатов позволяет заключить, что неоднородность поля íxex с положительным градиентом grad txex > 0 во всех отношениях предпочтительнее поля с grad txex < 0. В условиях tcmmin — const неоднородное поле с grad txnx > 0 обеспечивает по сравнению даже с номинальными условиями (grad txex = 0) более высокую тепловую мощность аппарата, допускает снижение средней температуры воздуха на входе в вентиляторы, а следовательно и меньшую степень рециркуляции. Не менее важный вывод, как в теоретическом так и в практическом отношениях, заключается в том, что необходимо принимать особенно на стадиях разработки и проектирования все доступные средства и меры к недопущению работы ABO с неоднородным полем txex(L) при отрицательном градиенте входной температуры воздуха.
На базе разработанной методики расчета был выполнен «численный эксперимент» по исследованию влияния внешних режимных параметров на внутренние тепловые параметры аппарата в существенно более широких диапазонах их изменения по сравнению с опытными для получения более точной информации о тепловых процессах в АВР по сравнению с опытной, разработать и предложить альтернативные методы снижения и исключения негативных последствий, обусловленных повышением степени рециркуляции.
В задачи «эксперимента» входило изучение влияния на внутренние тепловые параметры каждого (при сохранении неизменными остальных) внешнего режимного параметра (температура наружного воздуха txo, массовый расход газа Gz, массовый расход воздуха Gx, температура газа на входе Ых и минимальная температура стенок трубок первого по ходу воздуха ряда tcmmin) а также анализ тепловых полей ряда внутренних параметров по длине трубного пучка.
Под внутренними параметрами подразумевались следующие:
- параметры, изменяющиеся по длине трубного пучка: температура газа, температура воздуха на входе и выходе трубного пучка;
- интегральные внутренние параметры: степень рециркуляции, средняя температура воздуха на входе, градиент входной температуры воздуха по длине аппарата, тепловая мощность ABO и относительное ее снижение, степень недо-рекуперации.
В результате теоретического и аналитического исследования установлено, что неоднородность продольного поля входной температуры воздуха, реализуемая в условиях рециркуляции, существенно влияет на тепловые процессы в трубном пучке. Влияние неоднородности продольного поля на тепловую мощность аппарата противоположно в зависимости от особенностей регулирования охлаждения. Так, уменьшение — отрицательный йхвх/ЗЬ — без ограничений по минимальной температуре стенки труб первого ряда сопровождается ростом тепловой мощности аппарата по сравнению с равномерным полем txsx. При ограничениях по ícmmin, связанных с предотвращением гидратообразова-ния, отрицательный grad txnx обуславливает уменьшение тепловой мощности аппарата. Таким образом получен важный практический вывод: изменение степени неоднородности поля txex(L) на обратное, т. е. на положительный градиент входной температуры воздуха (grad íxex > 0), позволяет улучшить тепломощно-стные характеристики аппарата.
В таблице 1 приведены результаты исследования «численного эксперимента» АВР в виде качественного влияния каждого из режимных параметров на внутренние тепловые параметры.
Таблица 1 - Качественное влияние режимных параметров на внутренние тепловые параметры АВР
Наименование внутреннего теплового параметра Обозначение внутреннего теплового параметра Повышение величины внешнего режимного параметра при неизменных остальных
g, Gx ír« txo tçmmin
Направление изменения внутреннего теплового параметра при повышении величины внешнего режимного параметра Степень неоднородности продольного поля входной температуры воздуха (по модулю) /Ыхех/dL/ i t t
Температура воздуха на входе в вентилятор №1 txexl 4 t 1 t t
Степень недорекуперации по газу (по модулю) /&{геых / î t u
Относительное изменение тепловой мощности ABO (по модулю) /AQ/Qo/ t t t
Степень рециркуляции Gp/Gx 4 t 4 t t
Направление стрелки вниз означает уменьшение внугреннего параметра, вверх - увеличение; одновременное направление вверх и вниз означает слабое изменение параметра в обоих направлениях.
В качестве альтернативных методов повышения тепловой мощности АВР и снижения температуры воздуха в отсеке приводов первой пары вентиляторов обоснованы и предложены способы, базирующиеся на изменении продольного поля входной температуры воздуха. Прежде всего это синхронное трехжалю-зийное регулирование всего аппарата при фиксированной ter min3 (на „холодном" конце третьего участка АВР), но постоянно закрытых рециркуляционных жалюзи на участке первой пары вентиляторов (аналог этого способа при двух-жалюзийном регулировании применяется в настоящее время при эксплуатации опытного образца АВР). Второй способ - синхронное трехжалюзийное регулирование всего аппарата при ter min3=const, но при встречных потоках газа в соседних секциях трубного пучка. Третий способ — автономное трехучастковое регулирование по участкам вентиляторных пар (но синхронное на каждом участке) трехжалюзийное регулирование при фиксированных ter mini = ter min2 = ter min3 = const. Четвертый способ - автономное на участке первой пары венти-
ляторов и остальной части аппарата автоматическое трехжалюзийное регулирование при фиксированных ter mini = tcT min3 = const. Первые два способа обеспечивают практически равномерные продольные поля входной температуры воздуха и повышение тепловой мощности АВР при низких температурах до 9% по сравнению с обычным синхронным трехжалюзийным регулированием. Третий способ - обеспечивает стабильный grad Ьвх > 0, и как следствие, резкое увеличение температурного напора между теплоносителями на участке первой пары вентиляторов позволяет увеличить тепловую мощность аппарата до 14% (рисунок 12). Четвертый способ вследствие переменной по длине труб степени рециркуляции и резкого изменения неоднородности продольного поля txsx (L) обеспечивает повышение тепловой мощности аппарата до 11% (рисунок 12).
Рисунок 12 - Влияние температуры наружпого воздуха на температуру газа на выходе аппарата (А), степень рециркуляции (Б) и относительную тепловую мощность АВР (В) в режимах автономного двухучасткового регулирования.
Пунктиром показано изменение trobn(ti о) в режимах синхронного регулирования.
Штрих-пунктир относится к характеристикам при tcT.mini=15°C,
tcT.min3~ 10 "С
Режимпые параметры: Gr=15 кг/с, G*=83,35jct/c, tr dx =60 °С, tcT.minl = tcT.mm3 = 10 °C
Варианты организации регулирования процесса охлаждения газа, автономное двух- и трехучасковое регу-
".40 -30 -20 -10 0 10 лирование, имеет и само-
1хо, °С
стоятельное теоретическое значение. Суть заключается в том, что ни один из рассмотренных нами ранее рекуперативных аппаратов - с различными схемами перекрестных потоков,
кожухотрубных с противотоком и прямотоком - не имели зимней температурной характеристики í¿obix(txo), убывающей по мере понижения txo при ограничениях по tcmmln (рис.12). Именно поэтому только факт снижения Ыых с падением txo уже является определенным достижением в теории теплообменных аппаратов.
Также в работе осуществлено сопоставление различных способов обеспечения технологической надежности эксплуатации ABO.
Под надежностью подразумевается выполнение следующих требований, не допускающих компромиссных вариантов:
— температурный режим по воздуху должен обеспечивать условия эксплуатации электроприводов первой пары вентиляторов, предусмотренные технической документацией на приводы;
— одновременно на участке первой пары вентиляторов температурный режим по воздуху должен гарантировать величину температуры стенки первого ряда труб не ниже заданной tcmm'ml\
— температурный режим по воздуху должен обеспечивать величину температуры стенки труб первого ряда в концевых по газу сечениях не ниже заданной tcmmin3\
— способ регулирования должен обеспечивать максимально возможную (или желательную) степень рекуперации по газу в широком диапазоне изменения режимных параметров и, в частности, изменения txo.
Рассматривая ряд способов удовлетворяющих сформулированным требованиям, для сравнения привели возможности «нулевого» (базового) способа регулирования - синхронного трехжалюзийного с grad txex < 0 при фиксированной icmminí = const.
Сводные данные по рассмотренным способам регулирования приведены в таблице 2.
Сопоставление различных способов организации продольных полей входной температуры воздуха на базе сформулированных объективных эксплуатационных требований позволяет заключить, что к наиболее перспектив-
ным способам относятся:
- трехжалюзийное двухучастковое регулирование при фиксированных 1сттт1 И 1стттЗ\
- трехжалюзийное синхронное одноучастковое регулирование при встречных потоках газа в секциях и фиксированной ктттЗ\
- трехжалюзийное синхронное одноучастковое регулирование при отсутствии рециркуляции воздуха на первом участке и фиксированной кттШ.
Таблица 2 - Сводные данные по рассмотренным способам регулирования АВР при Ог = 15 кг/с, б* = 83,35 кг/с, Ьях = 60 "С, ^ = - 40 °С_
Параметр Способ организации регулирования охлаждения
№0 синхронное одноучастковое, tcmminl = С №1 синхронное одно-участковое без рециркуляции на 1 участке, 1сттшЗ №2 сихронное одноучастковое при.$стречных потоках газа, tcmmin3 — С №3 автономное трехучаст- ковое, tcmminl — tcmm'mí — tcmmin3 — С №4 автономное двухучастковое, tcmminl = tcmmin3 = С
txexl, °С 19,8 Требуется опытная проверка 4,3 -14,9 -14,9
tcmminl, "С >10 >10 >10 10 10
tcmmin2, °С > 10 > 10 >10 10 > 10
tcmmm3, °С 10 10 10 10 10
квыхЗ, "С 21,1 Требуется опытная проверка 17,6 15,5 16,9
Количество жалюзийных приводов 3 3 3 9 6
Практическая целесообразность выполненного анализа состоит, во-первых, в том, что позволяет более глубоко представить особенности работы ABO в режиме рециркуляционного регулирования и последствия, связанные с внешней рециркуляцией воздуха. Во-вторых, стало известным, как избежать негативных последствий: можно «отстраниться» от них с помощью лимитирования режимных параметров, изменения конструктивного исполнения аппарата, изменения степени рециркуляции вдоль трубного пучка или простого перекрытия части рециркуляционных жалюзи. Снижением тепловой мощности или увеличением недорекуперации газа в известных пределах можно просто пре-
небречь, если устранение этих явлений экономически невыгодно.
В главе 5 приведены результаты испытаний опытного образца ABO газа с внешней рециркуляцией воздуха.
В результате испытаний установлено, что при летних условиях экспериментальные значения тепловой мощности Qj коррелируются с расчетными Qp в интервале ± 0,8 %. Это обстоятельство позволяет с большой степенью вероятности утверждать, что, во-первых, измерения по газовому тракту вполне надежны; во-вторых, тарировочный график подачи вентиляторов хотя и нуждается в уточнении, но вполне надежен в рамках достигнутых расхождений Qp и Qj. В-третьих - предложенная методика теплового расчета аппарата с комбинированным оребрением при работе всех вентиляторов в летнем режиме эксплуатации обеспечивает получение надежных данных.
Полученные результаты позволили, предложить физическую модель построения методики теплового расчета, учитывающую влияние свободноконвек-тивного теплообмена при отключении вентиляторов (или вентиляторных пар).
Предлагаемая модель расчета тепловой мощности базируется на представлении результирующей тепловой мощности Q, отдаваемой в аппарате, в виде суперпозиции двух тепловых мощностей: при вынужденной конвекции воздуха на соответствующей поверхности трубного пучка {Qp) и при свободно-конвективном теплообмене на поверхности трубного пучка при выключенных вентиляторах Qc.k (т.е. при 1/3 Qc.k, или 2/3 Qc.k).
Корреляция расчетных и опытных данных по тепловой мощности аппарата Q в осеннее - зимний период испытаний составила ±2,5%. Этот результат позволяет заключить, во - первых, что разработанная методика теплового расчета полностью подтверждается опытными данными, полученными при рецир-куляционно - жалюзийном регулировании в условиях продольных полей входных температур воздуха, близких к однородным. Во-вторых, измерения таких параметров, как G¿, tzsx, йвых, txex, Gx достаточно надежны. Сопоставление расчетных и измеренных минимальных температур стенки трубы первого ряда, полученных в режимах регулирования как с обратной связью с tcmmln, так и без обратной связи с отклонением ± 0,5 °С, свидетельствует об удовлетворитель-
ном их совпадении, что подтверждает надежность как методики расчета, так и измерений самой температуры.
Также выполнена оценка различных принципов (способов) регулирования охлаждения газа в первой ступени ABO.
Анализ выполнен применительно к двухступенчатому охлаждению природного газа: в качестве аппарата первой ступени охлаждения рассмотрен серийный открытый ABO типа 2АВГ-75, второй ступени - аппарат с внешней рециркуляцией воздуха.
Рассмотрены следующие способы регулирования расхода воздуха в ABO первой ступени охлаждения:
- последовательное отключение (при снижении tío) или включение (повышение txo) первой и второй пары вентиляторов. По сути дела, рассматривается ступенчатое изменение расхода воздуха в аппарате первой ступени охлаждения;
- регулирование путем непрерывного изменения расхода воздуха, обеспечивающего заданную температуру газа на выходе во всем диапазоне изменения txo <txorp. Подача всех вентиляторов изменяется синхронно путем изменения числа оборотов привода;
- регулирование путем непрерывного изменения расхода воздуха, обеспечивающего заданную температуру газа на выходе во всем диапазоне изменения txo <txorp, но подача вентиляторов изменяется последовательно: сначала уменьшается подача первой пары вентиляторов (при снижении txo), затем второй пары вентиляторов;
- регулирование путем непрерывного изменения расхода воздуха, обеспечивающего заданную температуру стенки трубы первого ряда. В этом случае также возможны оба способа изменения подачи вентиляторов — синхронное и последовательное;
- комбинированное регулирование путем непрерывного изменения расхода воздуха, обеспечивающего при низких txo заданную температуру стенки, а при достаточно высоких txo ( > - 25 °С) - заданную температуру газа на выходе.
В результате проведенных оценок различных способов регулирования охлаждения газа в первой ступени ABO, установлено, что комбинированное ре-
гулирование путем непрерывного изменения расхода воздуха, обеспечивающего при низких £н> заданную температуру стенки, а при повышенных ^о - заданную температуру газа на выходе, является оптимальным применительно к рассмотренным условиям.
Особенностями комбинированного способа регулирования являются следующие. Обеспечивается автоматическое регулирование во всем диапазоне изменения txo (см. рис. 13).
Рис. 13 Температурно-расходные характеристики аппаратов обеих ступеней в режиме комбинированного регулирования при trux= 140 "С (синхронное изменение подачи вентиляторов). Режимные параметры: первой ступени: Gr= 51,7 кг/с при txo< 5°С и Gi= 34,4 кг/с при txo> 5 "С; второй ступени: Gr= 34,4 кг/с, GxH= 240 кг/с при txo > 5 °С и GxH= 180 кг/с при tío < 5 °С, tcTmiii2=8 °C=const. Наклонным пунктиром обозначен вариант регулирования при tcTminl= 8 °С= const
В отличие от регулирования по tcTminl = const в данном варианте обеспечивается постоянство температуры газа на выходе ABO второй ступени охлаждения при txo > - 25 °С. Наконец, рециркуляционная характеристика регулирования ABO второй ступени Gp/Gx(txo) при txo > -25 °С существенно улучшается по сравнению с регулированием по termini = const. И последнее, комбинированное регулирование хотя и незначительно, но экономичнее регулирования по tcr = const. Под оптимальным режимом работы ABO подразумевается такая система регулирования, которая обеспечивает необходимый диапазон регулирования по температуре наружного воздуха и необходимый уровень рекуперации по газу при минимальных затратах мощности на прокачку воздуха. Этим требованиям отвечает комбинированная система регулирования подачи воздуха, использую-
щая синхронное и последовательное изменения подачи вентиляторов с обратной связью с tcmmin = const и teeux = const. При tcmmin > 8 °С используется синхронное регулирование изменения подачи вентиляторов при (гаых = const, при tcm= 8 °С используется последовательное регулирование (рисунок 14).
Рисунок 14 - Температурно-расходные (А, Б) и мощ-ностная (В) характеристики комбинированного регулирования. ab-синхронное изменение подачи вентиляторов с обратной связью с tr пых = const; be (b*c)-последовательное изменепие подачи вентиляторов с обратной связью с tcr min = const = 8 °С. Режимные параметры: Gr = 53,75 кг/с; tr вх = 96 °С; тщ = 8 °С; tr вы* = 35,75 °С; G, шаж = 240 кг/с; G* min = 80 кг/с
Таким образом, применение последовательного изменения подачи вентиляторов позволяет обеспечить диапазон работы ABO в области отрицательных температур окружающего воздуха, а использование синхронного регулирования - сократить потребление электроэнергии. Приведенные результаты и их анализ стали основой оптимизации работы действующих серийных ABO для охлаждения сырого газа применительно к зимним условиям их эксплуатации.
Основные результаты и выводы
1. Разработанная методика тепловых расчетов для однородного поля температуры воздуха при ограничениях по минимальной допустимой температуре внутренней поверхности труб на выходе ABO позволила выявить ранее неизвестные закономерности процессов охлаждения газа при низких температурах воздуха, обосновать и разработать пути совершенствования этих процессов и методы управления ими в широких диапазонах изменения режимных параметров и геометрических факторов.
2. Разработаны принципы и предложены способы автоматического управления процессами охлаждения газа, в основе которых заложено регулирование переменным расходом воздуха и его рециркуляцией, обеспечивающие при любых отклонениях режимных параметров минимальную температуру газа на выходе и надежность эксплуатации ABO методом поддержания неизменной заданной минимальной температуры стенки труб теплообменных секций.
3. Выполнена сравнительная оценка различных способов регулирования на базе сопоставления достигаемых уровней охлаждения газа, эксплуатационных и капитальных затрат в широких диапазонах изменения эксплуатационных параметров работы серийных и модернизированных ABO. Установлены и рекомендованы рациональные условия, способы и режимы регулирования.
4. Разработана замкнутая математическая модель теплоаэродинамических процессов при жалюзийном регулировании ABO произвольной конструкции с внешней рециркуляцией воздуха, включающей аэродинамические и тепловые характеристики аппарата, что делает ее более адекватной реальному объекту, позволяет рассчитывать и проектировать более совершенные по сравнению с существующими аппаратами и эффективно регулировать их работу.
5. Выполнен теоретический анализ влияния основных параметров регулирующих органов на характеристики рециркуляционного регулирования. Предложены способы управления этими характеристиками.
6. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено, что автоматическое управление процессом охлаждения газа в ABO и любые варианты изменения подачи вентиляторов могут быть обеспечены только при синхронном трехжалюзийном регулировании. Исследованы и рекомендованы условия, обеспечивающие минимум снижения и неравномерности подачи при трехжалюзийном регулировании.
7. Аналитически, теоретически и экспериментально установлено, что неоднородность продольного поля входной температуры воздуха в вентиляторы, реализуемая как следствие рециркуляции воздуха, существенно влияет на тепловые процессы в трубном пучке. Важно, что это влияние на тепловую мощность аппарата противоположно в зависимости от способа организации регулирования. Разработаны альтернативные способы повышения тепловой мощности АВР и снижения температуры воздуха в отсеке приводов первой пары вентиляторов, базирующиеся на изменении продольного поля входной температуры воздуха.
8. Применительно к условиям двухступенчатого охлаждения сырого газа предложено использовать в качестве первой ступени ABO «открытого» типа, а второй ступени - аппараты с рециркуляцией воздуха. Анализ этого варианта показал, что при нем достигаются максимальное снижение капитальных затрат и существенное упрощение системы регулирования. Регулирование охлаждения в первой ступени осуществляется комбинированным методом. В обоих случаях регулирование первой ступени количественное, т.е. путем изменения подачи вентиляторов. Регулирование второй ступени охлаждения - качественное, т.е. жалюзийно - рециркуляционное.
9. Подход к исследованию теплоаэродинамических процессов в ABO нового поколения с применением единой замкнутой математической модели позволил выявить ранее неизвестные закономерности и особенности этих процессов и создать надежные методы решения ряда задач, имеющих важное практическое значение.
10. Разработаны и предложены пути совершенствования процессов охла-
ждения природного газа в основе которых заложены технико-технологические, конструкторские решения и методы управления этими процессами, позволяющие вывести комплексную подготовку газа к транспорту на этапе предварительного его охлаждения на уровень современных технологий.
По теме диссертации опубликованы следующие работы:
Монографии:
1. Давлетов K.M., Кононов В.И. Аппарат воздушного охлаждения сырого газа с внешней рециркуляцией воздуха. Отв. редактор О.М. Ермилов. - Новосибирск: СО РАН, 2006. - 284 с.
2. Давлетов K.M., Глухенький А.Г. Совершенствование процессов охлаждения сырого газа в аппаратах воздушного охлаждения на газовых промыслах. Отв. редактор О.М. Ермилов. - Новосибирск.: СО РАН, 2007. - 83 с.
Научно-технические обзоры:
3. Давлетов К. М., Чугунов Л.С., Кашицкий Ю.А. Результаты исследований работы аппаратов воздушного охлаждения газа в условиях северных месторождений Н Сер. Подготовка и переработка газа и газового конденсата: Обз. инф. -М.: ИРЦ Газпром, 1998.42 с.
4. Способы регулирования процессов охлаждения газа в аппаратах воздушного охлаждения в условиях месторождений Крайнего Севера / Давлетов K.M., Чугунов JI.C., Фесенко С.С. и др. // Сер.: Подготовка и переработка газа и газового конденсата: Обз. инф. - М.: ИРЦ Газпром, 1998,43 с.
Статьи:
5. Модернизация установок вакуумной регенерации диэтиленгликоля на газовом месторождении Медвежье / Воронин В.И., Зиберт Г.К., Сали-хов З.С., Давлетов K.M. - М.: Химическое и нефтяное машиностроение. - № 6. 1995.-С. 32-33.
6. Опыт эксплуатации и модернизации сепарационного и абсорбционного оборудования на объектах добычи газа северных месторождений. / Ланча-
ков Г.А., Толстов В.А., Кульков А.Н., Борисов Е.Л., Ставицкий В.А., Давлетов K.M., Комаров О.Г. Н Актуальные проблемы освоения газовых и газокон-денсатных месторождений Крайнего Севера. - М.: ВНИИГАЗ, 1995. - С. 85 -100.
7. Методика теплового расчёта аппаратов воздушного охлаждения газа при ограничениях по минимально допустимой температуре внутренней поверхности труб / Давлетов K.M., Кашицкий Ю.А., Игнатьев М.П., Ярхо С.А. // Сер. Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа: Научно-технический сборник. — М.: ИРЦ Газпром, 1997. -М9-10.-С. 39-45.
8. Давлетов K.M., Ярхо С.А., Маланичев В. Физическая оценка способов снижения температуры газа на выходе аппаратов типа 2АВГ-75 в летний период. // Научно-технологический журнал "Технологии нефти и газа" 2005, - № 3 (38),-С. 67-69.
9. Давлетов K.M. Принципы регулирования охлаждения газа в ABO применительно к северным месторождениям II Сер. Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа: Научно-технический сборник. - М.: ИРЦ Газпром, 1997. - № 9 - 10. - С. 45 - 52.
10. Давлетов K.M. Комплексная очистка диэтиленгликоля на абсорбционных установках осушки газа месторождения Медвежье // Повышение эффективности освоения газовых месторождений Крайнего Севера: Сборник научных трудов / Под редакцией профессора Р.И. Вяхирева - М.: Наука, 1997. - С.354 -362.
11. Давлетов K.M. Совершенствование процессов охлаждения газа и модернизация конструкций ABO применительно к северным месторождениям. Научно-технический сборник, сер.: Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа. — М.: ИРЦ Газпром -1997.-№11-С. 10-19.
12. Ермилов О.М., Чугунов JI.C., Давлетов K.M. Методика расчета сезонных и годовых затрат при эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа
на месторождениях Крайнего Севера // Сер. Экономика, организация и управление в газовой промышленности: Научно-экономический сборник. - М.: ИРЦ Газпром, 1998. - № 1 - 2. - С.29 - 33.
13. Ермилов О.М., Чугунов Л.С., Давлетов K.M. Оценка эффективности охлаждения газа ABO на месторождениях Крайнего Севера в летний период эксплуатации // Сер. Экономика, организация и управление в газовой промышленности: Научно-экономический сборник. — М.: ИРЦ Газпром, 1998. - № 1 - 2. -С. 34-38.
14. Ермилов О.М., Чугунов Л.С., Давлетов K.M. Оценка эффективности охлаждения газа в аппаратах воздушного охлаждения с рециркуляционным и комбинированным регулированием на месторождениях Крайнего Севера // Научно-экономический сборник. Сер. Экономика, организация и управление в газовой промышленности / ИРЦ Газпром, 1998. - № 3 - 5. - С. 60 - 74.
15. Давлетов K.M. Ступенчатое регулирование расхода газа в ABO на месторождениях Крайнего Севера // Сер. Газификация. Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа. Энергосбережение. Научно-технический сборник. - М.: ИРЦ Газпром, 1998. - № 5. - С. 15 -17.
16. Давлетов K.M. Влияние режимных параметров на результаты теоретических исследований ABO газа. // Сер. Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа: Научно-технический сборник.-М.: ИРЦ Газпром, 1998. -№ 3-4. - С. 14 - 24.
17. Давлетов K.M. Влияние геометрических факторов на результаты теоретических исследований ABO газа // Сер. Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа: Научно-технический сборник. -М.: ИРЦ Газпром, 1998. -№3-4. -С.40-51.
18. Давлетов К. М., Кононов В.И., Фесенко С.С. Влияние температуры газа (контакта) на технико-экономические показатели установок абсорбционной осушки газа в компрессорный период эксплуатации на месторождениях Крайнего Севера // Научно-экономический сборник. Сер.: Экономика, организация и
управление производством в газовой промышленности / ИРЦ Газпром. 1998. -№ 10-11.-С.26-34.
19. Давлетов К. М. Комбинированное регулирование и переходные режимы эксплуатации ABO // НТС. Сер.: Газификация. Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа. Энергосбережение / ИРЦ Газпром. 1998. - № 7 - 8. - С. 27 - 35.
20. Влияние режимных параметров и компоновки на характеристики ABO в летних условиях эксплуатации / Давлетов K.M., Чугунов JI.C., Фесен-ко С.С. и др. // Сер. Газификация. Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа. Энергосбережение: Научно-технический сборник. - М.: ИРЦ Газпром, 1998. -№ 5-6. -С. 3-7.
21. Газопромысловая система Надымгазпрома / Кононов В.И., Давлетов K.M., Каприелов K.JI. и др.// Газовая промышленность. - 1999. - №5. - С. 38.
22. Результаты экспериментальных исследований охлаждения газа в ABO фирмы "Крезо-Луар" при вентиляторном режиме / Кононов В.И., Давлетов K.M., Березняков А.И. и др. // НТС. Сер.: Газификация, Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа / ИРЦ Газпром. 2000. - № 2 - 3. - С. 31-37.
23. Измерения неравномерности температуры стенки выходного участка теплообменной трубы ABO фирмы "Крезо-Луар" / Кононов В.И., Давлетов K.M., Иванов В.Я. и др. // НТС. Сер.: Газификация, Природный газ в качестве моторного топлива. Подготовка, переработка и использование газа / ИРЦ Газпром. 2000. - № 1. - С. 7-15.
24. Давлетов K.M., Балаев С.Н., Ахмадиев М.Р. Опыт эксплуатации УКПГ Ямсовейского ГКМ. // Материалы НТС ОАО Газпром "Проблемы повышения качества осушки газа" п. Ямбург, май 2000. М.: ИРЦ Газпром, 2000, - С. 127 -136.
25. Основные проблемы системы добычи, сбора, промысловой подготовки и транспорта газа на завершающей стадии эксплуатации месторождения
Медвежье. / Облегав Г.И., Давлетов K.M., Гордеев В.Н., Мазитов В.Г. // НТС. "Технические решения по подготовке к транспорту на газовых и газоконден-сатных месторождениях с падающей добычей" г. Надым, 23 - 27 апреля 2001. -М.: ИРЦ Газпром, 2001, Том 1, - С. 21 -29.
26. К расчету свободно конвективного охлаждения природного газа. / Ка-малетдинов И.М., Давлетов K.M., Арбузова Ф.Ф., Байков И.Р. // Научно-технические достижения газовой промышленности.: Сб. науч.тр. - Уфа: Изд-во УГНТУ. 2001, - С. 545 - 550.
27. Ахмадиев М.Р., Давлетов K.M., Мазитов В.Г. Осушка газа на абсорбционных УКПГ на завершающей стадии эксплуатации месторождения Медвежье // Проблемы и перспективы комплексного использования низконапорного газа в устойчивом развитии социальной сферы газодобывающих регионов. -М.: ИРЦ ООО Газпром, 2003, - С. 171 - 179.
28. Ахмадиев М.Р., Давлетов K.M., Мазитов В.Г. Результаты промысловых испытаний системы абсорбционной осушки газа при низких давлениях и температурах на УКПГ-7 месторождения Медвежье // Обеспечение эффективного функционирования Уренгойского нефтегазодобывающего комплекса. -М.: ИРЦ ООО Газпром, 2004, - С. 213 - 220.
29. Методики и средства измерения для исследования работы аппаратов воздушного охлаждения газа // Давлетов K.M., Асылбаев Р.Г., Давлетов B.JL, Иванов В.Я. II Обеспечение эффективного функционирования Уренгойского нефтегазодобывающего комплекса: Материалы научно-технической конференции (г. Анапа, май 2003 г.). - М.: ООО ИРЦ Газпром, 2004. - С. 237 -245.
30. Давлетов K.M. Влияние неоднородности полей входных температур и расходов воздуха на параметры ABO газа. // Научно-технологический журнал "Технологии нефти и газа" 2005, - № 5 - 6 (40 - 41), - С. 151 - 158.
31. Давлетов K.M., Ярхо С.А., Маланичев В. Физическая оценка способов снижения температуры газа на выходе аппаратов типа 2АВГ-75 в летний период. // Научно-технологический журнал "Технологии нефти и газа" 2005, - № 3
(38),-С. 67 - 69.
32. Оценка схемы с рекуперативным использованием "запаса холода" природного газа в летний период / Давлетов K.M., Ярхо С.А., Медко В.В., Игнатьев М.П., Асылбаев Р.Г. И Научно-технологический журнал "Технологии нефти и газа" 2005, - № 3 (38), - С. 70 - 72.
33. Давлетов K.M., Ярхо С.А., Игнатьев М.П., Методика аналитического определения координаты сечения с минимальной температурой внутренней поверхности стенки трубы первого ряда ABO газа. // Научно-технологический журнал "Технологии нефти и газа" 2005, - № 4 (39), - С. 66 - 69.
34. Давлетов K.M., Ярхо С.А., Иванов В.Я. Частичный реверс потока воздуха как способ модернизации серийных ABO газа. // Научно-технологический журнал "Технологии нефти и газа" 2005, - № 4 (39), - С. 70 - 74.
35. Давлетов K.M., Ярхо С.А. Методика определения допустимой температуры воздуха на входе ABO газа при заданной минимальной температуре стенки труб. // Научно-технологический журнал "Технологии нефти и газа" 2005, - № 5 - 6 (40 - 41), - С. 146 - 150.
36. Физическая модель и общая математическая постановка задачи исследования тепло-аэродинамических характеристик ABO в режимах жалюзийного регулирования. / Давлетов K.M., Горбатов С.А., Асылбаев Р.Г., Игнатьев М.П. // Геология, бурение, разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений: Науч.-техн. сб. - М.: ООО ИРЦ Газпром. 2006. - №4, С. 53 - 56.
37. Создание высокоэффективного оборудования очистки природного газа от жидкостей и мехпримесей / Палей Б.С., Толстов В.А., Немов М.В., Пига-ревА.А., Гумиров P.P., Давлетов K.M. // Сборник научных трудов. ДОАО ЦКБН ОАО Газпром - 55 лет. - М: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2006. - С. 226 -231.
38. Давлетов K.M. Влияние способа изменения расхода воздуха на темпе-ратурно-расходные характеристики регулирования ABO газа в зимний период II Научно-технологический журнал "Технологии нефти и газа" 2006, — №4, - С. 73-80.
39. Горбатов С.А., Давлетов K.M. Промысловые исследования работы аппаратов воздушного охлаждения сырого газа в гидратном режиме // Геология, бурение, разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений: Науч.-техн. сб. - М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2006. - №3. - С. 45-51.
40. Исследования работы аппаратов воздушного охлаждения газа па до-жимных компрессорных станциях в гидратном режиме / Давлетов K.M., Горбатов С.А., Астафьев E.H., Асылбаев Р.Г. // Материалы конференции, посвященной 45-летию Севернипигаза, Ухта, 18-20 октября 2005 г. 4.2. - Ухта: Филиал ООО ВНИИгаз, - Севернипигаз. 2006. - С. 66 - 76.
41. Астафьев E.H., Давлетов K.M., Игнатьев М.П. Анализ выбора вариантов комплектации аппаратами воздушного охлаждения дожимных компрессорных станций, при разработке месторождений Крайнего Севера // Наука и техника в газовой промышленности. - № 4. Изд. ООО ИРЦ Газпром, 2006. - С. 72 -81.
Патенты:
42. Авторское свидетельство СССР № 1502063. Способ осушки газа. / Салашник М.М., Тодорова Л.А., Волкович Е.А., Минигулов P.M., Давлетов K.M., Малыгин Л.В.; Заявка № 4245417 от 19.05.87; Опубликовано 23.08.89; Бюл. № 31.
43. Патент РФ 2169604. Способ определения коэффициента сепарации. / Кононов В.И., Березняков А.И., Облеков Г.И., Харитонов А.Н., Гордеев В.Н., Давлетов K.M., Поляков В.Б., Забелина Л.С.; Заявлено 23.06.99 г.; Опубликовано 27.06.2001, Бюл. № 18.
44. Патент РФ №2287125. Способ воздушного охлаждения / Ананен-ковА.Г., Ермилов О.М., Иванов С.И., Давлетов K.M., Асылбаев Р.Г., Иванов В.Я., Игнатьев М.П.; Заявлено 14.03.2006 г.; Опубликовано 10.11.2006 г.
45. Патент РФ №2287124. Способ охлаждения сырого газа / Ананен-ковА.Г., Ермилов О.М., Иванов С.И., Давлетов K.M., Асылбаев Р.Г., Иванов В.Я., Игнатьев М.П.; Заявлено 14.03.2006 г.; Опубликовано 10.11.2006 г.
46. Патент РФ №2287123. Теплообменная секция аппарата воздушного
охлаждения углеводородного газа / Ананенков А.Г., Ермилов О.М., Иванов С.И., Давлетов K.M., Асылбаев Р.Г., Иванов В.Я., Игнатьев М.П.; Заявлено 14.03.2006 г.; Опубликовано 10.11.2006 г.
47. Патент РФ №2287126. Установка воздушного охлаждения газа / Давлетов K.M. Асылбаев Р.Г., Иванов В Л., Игнатьев М.П.; Заявлено 14.03.2006 г.; Опубликовано 10.11.2006 г.
Отпечатано в копицентре «СТ ПРИНТ» Москва, Ленинские горы, МГУ, 1 Гуманитарный корпус. www.stprint.ru e-mail: zaka2@stprint.ru тел.: 939-33-38 Тираж 110 экз. Подписано в печать 28.06.2007 г.
Содержание диссертации, доктора технических наук, Давлетов, Касим Мухаметгареевич
Условные обозначения.
Введение.
1. Функции и конструкции аппаратов воздушного охлаждения сырого газа в системе его подготовки к дальнему транспорту.
1.1. Современное состояние системы охлаждения сырого газа при его подготовки к дальнему транспорту.
1.2. Отличительные особенности режима эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения в различные периоды жизни месторождений. ф 1.3. Основные результаты исследований работы АВО сырого газа.
1.4. Исходные требования на разработку АВО сырого газа для эксплуатации в условиях Крайнего Севера.
1.5. Основные направления совершенствования процесса охлаждения сырого газа.
2 Рециркуляционные и расходные характеристики аппарата воздушного охлаждения газа с внешней рециркуляцией воздуха.
2.1 .Физическая модель и общая математическая постановка задачи.
2.2. Исследование влияния основных параметров регулирующих органов на характеристики рециркуляционного регулирования. ф 2.3. Характеристики рециркуляционного регулирования при совместной работе вентиляторов и воздушной сети.
2.4. Совместная работа вентиляторов и воздушной сети в предельных случаях регулирования (Gp/Gx= 0 и Gp/Gx= 1).
2.5. Совместная работа вентиляторов и воздушной сети в режимах жалюзийного регулирования.
3 Работа опытного образца АВО газа с учетом сопряжения тепловых процессов с механическим жалюзийным регулированием и совместной работы воздушной сети вентиляторов. ф 3.1.Предварительные замечания.
3.2. Двухжалюзийное синхронное регулирование (применительно к опытному образцу ABO газа).
3.3.Температурно-расходные характеристики в режимах синхронного двухжалюзийного регулирования.
3.4.Трехжалюзийное синхронное регулирование.
3.5. Характеристики АВО газа, обеспечивающие неизменную подачу вентиляторов в процессе нелинейного жалюзийного регулирования.
4. Внутренние тепловые характеристики АВО газа в режимах рециркуляционного регулирования в условиях неоднородных продольных полей входных температур и расхода воздуха.
4.1. Аналитическое решение задачи о влиянии неоднородности полей входной температуры и расхода воздуха на внутренние тепловые параметры аппарата.
4.2. Алгоритм программы теплового расчета АВО газа с рециркуляцией воздуха в условиях трехжалюзийного синхронного регулирования с учетом неоднородности продольного поля входной температуры воздуха.
4.3. Постановка задачи «численного эксперимента» по исследованию влияния режимных параметров на внутренние параметры аппарата в условиях рециркуляционного регулирования.
4.4. Результаты «численного эксперимента» и их анализ.
4.5. Альтернативные методы снижения негативного влияния рециркуляции воздуха на тепловые параметры аппарата.
5. Результаты испытаний опытного образца АВО газа с внешней рециркуляцией воздуха.
5.1. Постановка задач испытаний по "программе-минумум".
5.2. Результаты испытаний в летний период эксплуатации.
5.3.Результаты испытаний в осенне-зимний периоды эксплуатации.
5.4.Расходные и рециркуляционные характеристики.
5.5. Задачи дальнейших испытаний.
5.6. Анализ и организация двухступенчатого охлаждения газа в режимах автоматического регулирования (практические рекомендации).
Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Научно-практические основы технологии и техники охлаждения природного газа при его подготовке к транспорту на месторождениях Крайнего Севера"
Актуальность работы. В настоящее время основным газодобывающим регионом России является север Тюменской области. Крупнейшие газовые месторождения региона вступили в компрессорный период эксплуатации. Охлаждение природного (сырого) скомпримированного газа в серийных АВО открытого типа при низких температурах окружающего воздуха приводит к образованию гидратов и выходу из строя нижних рядов теплообменных трубок или вынужденному повышению температуры на выходе аппарата, что снижает эффективность процессов промысловой подготовки газа.
Теоретические и методологические проблемы охлаждения сырого газа в АВО, в т.ч. при низких температурах воздуха, недостаточно отражены в опубликованных работах. Это касается как самой конструкции АВО и их температурно-расходных характеристик, так и проблем регулирования:
- отсутствует принципиальная концепция эксплуатации парка АВО в зимних, летних и экстремальных условиях;
- отсутствует принципиальная концепция регулирования АВО;
- отсутствует концепция оптимизации режимных параметров АВО, требуемого количества аппаратов и их компоновки;
- имеющиеся методики тепловых расчетов АВО принципиально не могут быть использованы при ограничениях по минимально допустимой температуре внутренней поверхности труб (для предотвращения льдогидратообразования) и неоднородности полей температуры воздуха на входе вентиляторов (вследствие рециркуляции воздуха).
Особенности работы аппаратов воздушного охлаждения с внешней рециркуляцией воздуха (АВР) заключается в том, что в режимах регулирования АВР тепловые и аэродинамические процессы в общем случае связаны и не могут рассматриваться в отрыве друг от друга. Поэтому АВО предназначенные для охлаждения сырого газа требуют принципиально новых методик исследования, расчета и проектирования.
Представляется актуальным выполнение комплекса работ, включающих:
- создание методической базы для совершенствования техники и технологии промысловых систем охлаждения сырого газа;
- разработку и внедрение новых технологий и технических средств для охлаждения природного газа на промыслах;
- разработку принципов и способов автоматического регулирования процесса охлаждения сырого газа в АВО, обеспечивающих надежную и эффективную эксплуатацию при любых практически реализуемых диапазонах изменения режимных параметров.
Цель работы: Разработать эффективные технологии и технические средства охлаждения сырого газа в системе подготовки его к транспорту.
Задачи исследований:
1. Исследовать процессы охлаждения сырого газа в эксплуатируемых АВО при ограничениях по минимальной допустимой температуре стенки труб.
2. Разработать физическую модель теплоаэродинамических процессов в режимах однопараметрического (по минимальной температуре стенки) рециркуляционного регулирования АВО и ее математическое описание при различных условиях эксплуатации аппаратов.
3. Выявить и экспериментально подтвердить закономерности рециркуляционных, расходных, расходно-рециркуляционных и температурно-расходных характеристик аппаратов воздушного охлаждения с внешней рециркуляцией воздуха (АВР) при жалюзийном регулировании применительно к однородному продольному полю входной температуры воздуха.
4. Определить, условия обеспечивающие минимальное снижение подачи потока воздуха вентиляторами и его неравномерность в процессе рециркуляционного регулирования, влияние неоднородности продольных полей входных температур и расхода воздуха на внутренние параметры АВР.
5. Получение опытных данных по тепловой мощности АВР и по минимальной температуре стенки труб первого ряда применительно к двух- и трехжалюзийному регулированию с целью проверки надежности методик расчета аппаратов.
6. Обосновать технологию двухступенчатого охлаждения сырого газа в АВО обеспечивающую:
- минимально допустимую температуру внутренней поверхности стенки теп-лообменной трубки при низких температурах воздуха и заданную температуры газа на выходе при повышенных температурах воздуха;
- необходимый уровень рекуперации по газу при минимальных затратах мощности на прокачку воздуха.
7. Разработать требования к АВО для охлаждения сырого газа в условиях Крайнего Севера и основные направления совершенствования процессов охлаждения сырого газа в аппаратах воздушного охлаждения на газовых промыслах.
Научная новизна
1. Разработана методика тепловых расчетов для однородного поля температуры воздуха при ограничениях по минимальной допустимой температуре внутренней поверхности труб на выходе АВО, которая позволила выявить ранее неизвестные закономерности процессов охлаждения сырого газа при низких температурах воздуха, обосновать и разработать пути совершенствования этих процессов и методы управления ими в широких диапазонах изменения режимных параметров и геометрических факторов.
2. Разработана математическая модель теплоаэродинамических процессов жа-люзийного регулирования АВО с внешней рециркуляцией воздуха, включающей как аэродинамические, так и тепловые характеристики аппарата.
3. Теоретически и экспериментально доказано, что автоматическое управление процессом охлаждения газа в аппаратах воздушного охлаждения может быть обеспечено только при синхронном трехжалюзийном регулировании, при котором возможны любые варианты изменения потока воздуха вентиляторами, и установлены условия минимизации неравномерности подачи воздуха.
4. Теоретически обосновано и экспериментально установлено, что неоднородность продольного поля входной температуры воздуха при внешней рециркуляции существенно влияет на тепловые процессы в трубном пучке, при этом тепловая мощность аппарата противоположна градиенту температур поля воздуха, который зависит от способа организации охлаждения газа.
Основные защищаемые положения
1. Методика тепловых расчетов АВО при ограничениях температуры стенки труб и выполненный на их основе теоретический анализ влияния режимных и геометрических факторов аппаратов на процессы охлаждения сырого газа.
2. Направления совершенствования процессов охлаждения природного газа в основе которых заложены технико-технологические, конструкторские решения и методы управления этими процессами, позволяющие вывести комплексную подготовку газа к транспорту на этапе предварительного его охлаждения на уровень современных технологий.
3. Принципы и способы автоматического управления процессами охлаждения газа, в основе которых заложено регулирование переменным расходом воздуха и его рециркуляцией, обеспечивающие при любых отклонениях режимных параметров минимальную температуру газа на выходе и надежность эксплуатации АВО путем поддержания неизменной заданной минимальной температуры стенки труб.
4. Математическая модель теплоаэродинамических процессов жалюзийного регулирования АВО с внешней рециркуляцией воздуха. Модель базируется на сопряжении аэродинамических и тепловых характеристик АВО. Тепловые параметры аппарата определяются на основе методик расчета, адекватных различным вариантам эксплуатации АВР.
5. Способы снижения и исключения негативных последствий рециркуляции воздуха и улучшения тепловых характеристик АВР на основе изменения продольного поля входной температуры воздуха.
6. Технология двухступенчатого охлаждения сырого газа, где в качестве первой ступени используется АВО открытого типа с комбинированным регулированием, а второй ступени - аппараты с рециркуляцией воздуха, что обеспечивает максимальное снижение капитальных затрат и существенное упрощение системы регулирования.
Практическая значимость
1. Внедрены новые технологии и технические средства охлаждения сырого газа, в системе его подготовки к транспорту (двухступенчатое охлаждение, АВО с внешней рециркуляцией воздуха), позволяющие сократить капитальные, эксплуатационные затраты на обустройство и эксплуатацию газовых промыслов, а также повысить надежность и экологическую безопасность технологических процессов.
2. На основе созданной математической модели охлаждения сырого газа АВО разработаны методики тепловых, аэродинамических и гидравлических расчетов аппаратов для проектных и конструкторских организаций.
3. Результаты работы положены в основу проектирования аппаратов воздушного охлаждения сырого газа на Вынгаяхинском и Бованенковском месторождениях.
4. Разработано технико-экономическое обоснование предложенных методов повышения эффективности и надежности АВО при работе их в условиях Крайнего Севера.
Апробация работы
Всероссийская научно-практическая конференция «Проблемы и перспективы комплексного использования низконапорного газа в устойчивом развитии социальной сферы газодобывающих регионов» (г. Надым, 2003 г.); научно-техническая конференция «Обеспечение эффективного функционирования Уренгойского нефтегазодобывающего комплекса» (г. Анапа, 2003 г.); отраслевая научно-практическая конференция «Актуальные проблемы и новые технологии освоения месторождений углеводородов Ямала XXI века» (п. Ямбург, 2004 г.); IV научно-практическая конференция молодых специалистов и ученых (г. Надым, 2005 г.); заседание секции «Добыча и промысловая подготовка газа и газового конденсата» научно-технического совета ОАО «Газпром» (г. Надым, 2001 г., г. Ноябрьск, 2006 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 47 работ, в том числе: 2 монографии, 2 научно-технических обзора, 6 патентов РФ.
Автор искренне признателен научному консультанту О.М. Ермилову за помощь и долголетнее сотрудничество в совместной работе.
Автор выражает глубокую благодарность своему первому научному руководителю д.т.н. [С.А. Ярхо], а также специалистам ЦКБН Б.С. Палей, М.П. Игнатьеву, В.Я. Иванову, оказавшим неоценимую помощь в проведении экспериментальных ис
14 следований.
Автор искренне благодарен за помощь и поддержку А.И. Березнякову, В.К. Голубкину, А.Г. Глухенькому, В.И. Кононову.
Автор выражает благодарность коллегам С.А. Горбатову, В.Г. Мазитову, С.В. Сидорову, А.В. Елистратову за ценные замечания и помощь в подготовке работы.
Заключение Диссертация по теме "Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений", Давлетов, Касим Мухаметгареевич
Основные результаты и выводы
1. Анализ и обобщение результатов многолетних исследований, особенностей режима работы АВО и опыт их эксплуатации позволили сформулировать основные исходные требования на разработку АВО предназначенные для охлаждения неосушенного газа при его промысловой подготовке к транспорту.
2. Разработана методика теплового расчета АВО газа при ограничениях по минимально допустимой температуре внутренней поверхности стенки теплообменных труб, предназначенная для эксплуатации аппаратов в Северных условиях, учитывающая требование надежности их работы в отношении предотвращения льдогидратообразования.
3. На основе предложенной методики расчета выполнен теоретический анализ влияния режимных и геометрических факторов на температурно-расходные характеристики АВО. Дано теоретическое обоснование их влияния на процесс охлаждения газа и определены направления совершенствования этих процессов.
4. Установлено, что серийные АВО газа в области отрицательных температур окружающего воздуха имеют неудовлетворительные температурные характеристики, требующие для обеспечения приемлемого уровня рекуперации газа и надежной работы аппаратов дорогостоящие и энергоемкие средства регулирования.
5. Разработаны принципы и предложены способы автоматического управления процессами охлаждения газа, в основе которых заложено регулирование переменным расходом воздуха и его рециркуляцией, обеспечивающие при любых отклонениях режимных параметров минимальную температуру газа на выходе и надежность эксплуатации АВО методом поддержания неизменной заданной минимальной температуры стенки труб теплообменных секций.
6. Проведена сравнительная оценка различных способов регулирования на базе сопоставления достигаемых уровней охлаждения газа, эксплуатационных и капитальных затрат в широких диапазонах изменения эксплуатационных параметров работы серийных и модернизированных АВО. Установлены и рекомендованы рациональные условия, способы и режимы регулирования.
7. Разработана замкнутая математическая модель теплоаэродинамических процессов применительно к жалюзийному регулированию произвольной конструкции АВО с внешней рециркуляцией воздуха. Модель базируется на сопряжении аэродинамических характеристик АВО с тепловыми. Разработанная математическая модель и соответствующие блок - схемы ее реализации использованы на всех этапах исследования: теоретических - изучения рециркуляционных, расходных и расходно - рециркуляционных характеристик, темпера» турно - расходных характеристик, реализации „численного эксперимента; опытных - при обработке опытных данных по теплоаэродинамическим характеристикам АВР в режимах жалюзийного регулирования.
8. Выполнен теоретический анализ влияния основных параметров регулирующих органов на характеристики рециркуляционного регулирования. Предложены способы управления этими характеристиками. Доказано, что трехжалюзийное синхронное однопараметрическое регулирование в практическом большинстве случаев является безальтернативным.
9. Теоретически показано и экспериментально подтверждено, что увеличение степени рециркуляции при синхронном двухжалюзийном регулировании неизбежно сопровождается снижением подачи вентиляторов. В то же время, при синхронном трехжалюзийном регулировании возможны любые варианты изменения подачи вентиляторов. Исследованы и рекомендованы условия, обеспечивающие минимум снижения и неравномерности подачи при трехжалюзийном регулировании.
10. Теоретически исследованы температурно - расходные характеристики при двух и трехжалюзийном синхронном однопараметрическом регулировании (в рамках допущения об однородности поля входной температуры воздуха в трубный пучок). Установлено, что только трехжалюзийное регулирование обеспечивает автоматическое управление процессом охлаждения газа в АВО, при этом снижение тепловой мощности не превышает 3% с ростом степени рециркуляции.
11. Аналитически, теоретически и экспериментально установлено, что неоднородность продольного поля входной температуры воздуха tXBX(L) в вентиляторы, реализуемая как следствие рециркуляции воздуха, существенно влияет на тепловые процессы в трубном пучке. Важно, что это влияние на тепловую мощность аппарата противоположно в зависимости от способа организации регулирования. Разработаны альтернативные способы повышения тепловой мощности АВР и снижения температуры воздуха в отсеке приводов первой пары вентиляторов, базирующиеся на изменении продольного поля входной температуры воздуха.
12. Применительно к условиям двухступенчатого охлаждения сырого газа предложено использовать в качестве первой ступени аппараты открытого типа (2АВГ - 75), а второй ступени - аппараты с рециркуляцией воздуха. Анализ этого варианта показал, что при нем достигаются максимальное снижение капитальных затрат и существенное упрощение системы регулирования. Регулирование охлаждения в первой ступени осуществляется комбинированным методом. В обоих случаях регулирование первой ступени количественное, т.е. путем изменения подачи вентиляторов. Регулирование второй ступени охлаждения - качественное, т.е. жалюзийно - рециркуляционное.
13. Подход к исследованию теплоаэродинамических процессов в АВО нового поколения с позицией единой замкнутой математической модели позволил вскрыть ранее неизвестные закономерности и особенности этих процессов и создать надежные методы решения ряда задач, имеющих важное практическое значение.
14. Разработаны и предложены пути совершенствования процессов охлаждения природного газа в основе которых заложены технико-технологические, конструкторские решения и методы управления этими процессами, позволяющие вывести комплексную подготовку газа к транспорту (по крайней мере, на этапе предварительного его охлаждения) на уровень современных технологий.
Основные разработанные методики
1. Теплового, аэродинамического и гидравлического расчетов трубного пучка с комбинированным оребрением при ограничениях по tCTmin для АВО с перекрестным током теплоносителей при однородном поле входной температуры воздуха.
2. Теплового и аэродинамического расчета АВР в квазистационарных режимах регулирования с учетом изменения подачи вентиляторов и степени рециркуляции (двух и трехжалюзийное регулирование по tCT.min=const) для однородного поля воздуха.
3. Теплового расчета АВР, включая трубу первого ряда, в условиях неоднородного поля воздуха tXBX(L).
4. Расчета рециркуляционных и расходных характеристик аппарата при любом способе жалюзийного регулирования.
5. Определение условий, обеспечивающих минимальное снижение подачи вентиляторов и ее неравномерность в процессе рециркуляционного регулирования АВР.
6. Определение продольного поля степени рециркуляции(ОрЛлх)=:Г(Ь), обеспечивающего минимально допустимую температуру стенки труб первого ряда.
7. Обработка опытных данных по тепловым мощностям и минимальной температуре стенки труб, сравнения их с расчетными для однородных и неоднородных полей ^(L).
8. Обработки опытных данных АВР по рециркуляционным и рециркуля-ционно - расходным характеристикам, сравнения их с расчетными.
9. Сравнительного анализа возможностей различных способов расходноМ го (по воздуху) регулирования применительно к „открытым АВО с перекрестным током теплоносителей при различных объектах регулирования: ^^const и tcr.mi^const (первая ступень двухступенчатого охлаждения газа).
10. Оптимизация режимных параметров АВО (температура газа на выходе, максимальный расход воздуха, потребное количество аппаратов) на базе минимизации себестоимости охлаждения газа.
Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Давлетов, Касим Мухаметгареевич, Надым
1. Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. - М.: Недра, 1982. 224 с.
2. Альтшуль А.Д., Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика. Москва "Стройиздат". 1975.265 с.
3. Антуфьев В.М., Белецкий Г.С. Теплопередача и аэродинамическое сопротивление трубчатых поверхностей в поперечном потоке. -М. Машгиз. 1948. 196 с.
4. Аэродинамический расчет котельных установок. -Л: Энергия. 1977. 256 с.
5. Авторское свидетельство СССР № 1502063. Способ осушки газа. / М.М. Са-лашник, Л.А. Тодорова, Е.А. Волкович, P.M. Минигулов, К.М. Давлетов, Л.В. Малыгин; Заявка № 4245417 от 19.05.87; Опубликовано 23.08.89; Бюл. № 31.
6. Александров И.А., Бахшиян Д.Ц., Туревский Е.Н. Состояние и перспективы развития техники и технологии газобензинового производства. М.: ВНИИО1. ЭНГ, 1970.-47 с.
7. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. М.: Химия, 1978.-277 с.
8. Анализ подготовки газа на промысле Астраханского ГКМ / A.JI. Халиф, Е.И. Рылов, В.В. Сайкин и др. // Научно технические достижения и передовой опыт, рекомендуемые для внедрения в газовой промышленности. - 1990. - № 11.-С. 30-36.
9. Анализ работы опытной установки промысловой низкотемпературной абсорбции / Т.М. Бекиров, Е.Н. Туревский, Г.А. Ланчаков и др. М.: ИРЦ Газпром, 1995.-39 с.
10. Алимов С.В., Миатов О.Л. Аппараты воздушного охлаждения газа: опыт эксплуатации и пути совершенствования / Газовая промышленность. 2006. № 6. -С. 54-57.
11. Бажан П.И., Каневец Г.Е., Селиверстов В.М. Справочник по теплообменным аппаратам. -М.: Машиностроение. 1989. 367 с.
12. Балдина О.М. Гидравлический расчет котельных агрегатов. Нормативный метод./ М.: Энергия, 1972.
13. Бахмат В.Г., Еремин Н.В., Степанов О.А. Аппарат воздушного охлаждения на компрессорных станциях. СПб: Недра, 1994, 102 с.
14. Бекиров Т.М. Влияние пластовых параметров месторождения на работу установок обработки газа // Подготовка и переработка газа и газового конденсата.1983.-№1.-С. 1-3.
15. Бекиров Т.М. Промысловая и заводская обработка природных и нефтяных газов. М.: Недра. - 1980. - 292 с.
16. Бекиров Т.М. Область применения противо- и прямоточных процессов осушки газа // Нефтепромысловое дело. 1982. - №7. - С. 40-41.
17. Бекиров Т.М. Первичная переработка природных газов. М.: Химия, 1987. -265 с.
18. Бекиров Т.М., Ланчаков Г.А. Технология обработки газа и конденсата. М.: ООО «Недра - Бизнесцентр», 1999, - 596 с.
19. Бекиров Т.М., Дедиков Е.В. О влиянии глубины осушки газа на экологическую характеристику газотранспортных систем // Природный газ в качестве моторного топлива. Сер. подготовка, переработка и использование газа. 1998. - № 1-2.
20. Бекиров Т.М., Дудов А.Н. Некоторые вопросы размещения дожимных компрессоров на УКПГ сеноманских газов // Вопросы методологии и новых технологий разработки месторождений природного газа. ВНИИгаз, 1998. - С. 197-203.
21. Бекиров Т.М., Изотов Н.И. О подготовке газа к транспорту по упрощенной схеме // Транспорт, переработка и использование газа в народном хозяйстве.1984.-Вып. 10.-С. 1-6.
22. Бикчентай Р.Н., Степанов О.А. Результаты экспериментального исследования АВО природного газа в эксплуатационных условиях. Науч.-техн.сб., сер.: Транспорт и хранение газа. М.: ВНИИЭгазпром. 1971. - № 3. - С. 12-16.
23. Бикчентай Р.Н., Шпотаковский М.М. Влияние расчетной температуры воздуха на выбор необходимого числа АВО природного газа на КС магистральных газопроводов / Газовая промышленность. 1976. № 11. - С. 31 - 33.
24. Бикчентай Р.Н., Шпотаковский М.М., Панкратов B.C. Оптимизационные расчеты установок воздушного охлаждения газа в АРМ диспетчера КС //
25. Обз.информ. Сер. Автоматизация телемеханизация и связь в газовой промышленности. М.: ИРЦ Газпром. 1993. 35 с.
26. Бык С.Ш., Макагон Ю.Ф., Фомина В.И. Газовые гидраты. М.: Химия, 1980, 296 с.
27. Бухгалтер Э.Б. Метанол и его использование в газовой промышленности. М.: Недра. 1986. 237 с.
28. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. -М.: Физматгиз. 1963. 708 с.
29. Васильев Ю.Н., Гриценко А.И., Нестеров В.Д. Новые теплообменники. М.: Недра. 1994. 73 с.
30. Васильев Ю.Н., Марголин Г.А. Системы охлаждения компрессорных и нефтеперекачивающих станций. М.: ВНИИЭгазпром, 1973,28 с.
31. Вассерман А.А., Казавчинский ЯЗ., Рабинович В.А. Теплофизические свойства воздуха и его компонентов М.: Наука, 1966, 242 с.
32. Галанин И.А., Бородина И.И. Влияние различных факторов на показатели установки осушки газа // Реф. Сб. Подготовка и переработка газа и газового конденсата. М.: ВНИИЭГазпром. - 1978. - № 6. - С. 7-17.
33. Газопромысловая система Надымгазпрома / Кононов В.И., Давлетов К.М., Ка-приелов K.JI. и др. // Газовая промышленность. 1999. - №5. - с. 38.
34. Гидравлический расчет котельных агрегатов (Нормативный метод) / Под ред. В.А. Локшина, Д.Ф. Петерсона, А.Л.Шверца. М.: Энергия, 1978, 310 с.
35. Гребер Г., Эрк С., Григуль У. Основы учения о теплообмене. М: 1958. 566 с.
36. Гусев С.Е., Шкловер Г.Г. Свободно-конвективный теплообмен при внешнем обтекании тел. -М.: Энергоатомиздат. 1992. 160 с.
37. Гухман JI.M. Подготовка газа северных газовых месторождений к дальнему транспорту. JL: Недра, 1980,162 с.
38. Давлетов К. М., Чугунов J1.C., Кашицкий Ю.А. Результаты исследований работы аппаратов воздушного охлаждения газа в условиях северных месторождений // Сер. Подготовка и переработка газа и газового конденсата: Обз. инф. М.: ИРЦ Газпром, 1998.42 с.
39. Давлетов К.М. Влияние неоднородности полей входных температур и расходов. воздуха на параметры АВО газа. // Научно-технический журнал "Технологии нефти и газа" 2005, № 5 - 6 (40 - 41), - С. 151 - 158.
40. Давлетов К.М. Повышение эффективности эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа на промыслах Крайнего Севера: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Уфа.: УГНТУ, 1998, 200 с.
41. Давлетов К.М., Кононов В.М. Аппарат воздушного охлаждения сырого газа с внешней рециркуляцией воздуха. Новосибирск: СО РАН, 2006. - 284 с.
42. Давлетов К.М., Балаев С.Н., Ахмадиев М.Р. Опыт эксплуатации УКПГ Ямсо-вейского ГКМ. // Материалы НТС ОАО Газпром "Проблемы повышения каче-. ства осушки газа" п. Ямбург, май 2000. М.: ИРЦ Газпром, 2000, С. 127 - 136.
43. Давлетов К.М., Ярхо С.А. Методика определения допустимой температуры воздуха на входе АВО газа при заданной минимальной температуре стенки труб. // Научно-технологический журнал "Технологии нефти и газа" 2005, № 5 - 6 (40 -41),-С. 146- 150.
44. Давлетов К.М., Ярхо С.А., Иванов В.Я. Частичный реверс потока воздуха как способ модернизации серийных АВО газа. // Научно-технологический журнал "Технологии нефти и газа" 2005, № 4 (39), - С. 70 - 74.
45. Давлетов К.М., Ярхо С.А., Маланичев В. Физическая оценка способов снижения температуры газа на выходе аппаратов типа 2АВГ-75 в летний период. // Научно-технологический журнал "Технологии нефти и газа" 2005, № 3 (38), - С. 67 -69.
46. Добыча, подготовка и транспорт природного газа и конденсата. / справочноеруководство в двух томах. Том II / Под ред. Коротаева Ю.П., Маргулова Р.Д. -М.: Недра, 1984, 288 с.
47. Демин В.М., Давлетов К.М., Новые научно-технические решения при освоении Юбилейного и Ямсовейского месторождений Крайнего Севера: Сборник научных трудов / Под редакцией профессора Р.И. Вяхирева. М.: Наука, 1997. -С. 276-283.
48. Жданова Н.В., Халиф A.JI. Осушка углеводородных газов. М.: Химия, 1984, 189 с.
49. Жукаускас А.А. Конвективный перенос в теплообменниках. М.: Наука. 1982. 189 с.
50. Загорученко В.А., Журавлев A.M. Теплофизические свойства газообразного и жидкого метана. -М.: Стандартгиз, 1969,250 с.
51. Иванов О.П., Мамченко В.0. Аэродинамика и вентиляторы. Л.: Машиностроение. 1986.280 с.
52. Игнатьев М.П. Опыт эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения на дожимных компрессорных станциях в условиях северных месторождений газа. Химическое и нефтяное машиностроение. 1995. № 12. - С. 36.
53. Идельчик И.Е. Аэрогидродинамика технических аппаратов (подвод, отвод и распределение потока по сечению аппарата), М: Машиностроение, 1983, 351 с.
54. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопртивлениям, М: Машиностроение, 1975, 559 с.
55. Инструкция по испытанию и наладке вентиляционных устройств. Газпромвен-тиляция. ЦБТИ. -М.: 1968. 102 с.
56. Инструкция по расчету влагосодержания природного газа / ТюменНИИГИПРО-газ. Тюмень, 1982, 60 с.
57. Интенсификация теплообмена. Успехи теплопередачи, т.2 / Вилемас Ю.В., Воронин Г.Н., Дзюбенко Б.В. / МОКСЛАС, 1988, 188 с.
58. Интенсификация теплообмена / Вилемас Ю.В. и др. Вильнюс: МОКСЛАС, 1988,248 с.
59. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. М.: Энергия. 1975.480 с.
60. Истомин В.А., Ефимов Ю.Н. Усовершенствованная технологическая схема двухстадийной осушки газа на северных месторождениях // Актуальные проблемы освоения газовых и газоконденсатных месторождений Крайнего Севера.- М.: ВНИИГАЗ, 1995. С. 59-72.
61. К расчету свободно конвективного охлаждения природного газа. / И.М. Кама-летдинов, К.М. Давлетов, Ф.Ф. Арбузова, И.Р. Байков. // Научно-технические достижения газовой промышленности.: Сб. науч.тр. Уфа: Изд-во УГНТУ. 2001,-С. 545-550.
62. Казаков А.В., Кулаков М.В., Мелюшев Ю.К. Основы автоматики и автоматизации химических производств. М.: Машиностроение. 1970. 374 с.
63. Калинин Э.К. Дрейцер Г.А., Ярхо С.А. Интенсификация теплообмена в каналах.- М.: Машиностроение. 1990. 208 с.
64. Карасина З.С. Теплообмен в пучках труб с поперечными ребрами. Известия ВТИ-№ 12. 1952.-С.7-11.
65. Карпов С.В., Тункель Г.Е., Максимов Н.И. АВО газа: Эффективность использования // Газовая промышленность. 1989. № 4. - С. 90 - 92.
66. Кафаров В.В., Мешалкин В.П., Перов B.JI. Математические основы автоматизированного проектирования производств. М.: Химия, 1979,320 с.
67. Кафаров В.В., Ветохин В.Н. Основы автоматизированного проектирования химических производств. М.: Наука, 1987, 624 с.
68. Кащицкий Ю.А., Игнатьев М.П. Повышение эффективности и надежности систем охлаждения газа и регенерации гликоля // Материалы НТС ОАО Газпром "Проблемы повышения качества осушки газа", п. Ямбург, май 2000, -М.: ИРЦ1. Газпром, 2000.-С. 39-45.
69. Кейс В.М., Лондон A.JI. Компактные теплообменники. М.: Энергия. 1967. 223 с.
70. Кемпбел Э.М. Очистка и переработка природных газов. М.: Недра. 1977. 360 с.
71. Клюсов В.А., Касперович А.Г. Анализ эффективности работы систем абсорбционной осушки природного газа / Обз. Информ. Сер.: Подготовка и переработка газа и газового конденсата. М.: ВНИИЭгазпром, 1984, № 9, 54 с.
72. Клюсов В.А., Щипачев В.Б. Технологические расчеты систем абсорбционной осушки газа/Тюмень: ООО ТюменНИИгипрогаз. 2002.141 с.
73. Клименко А.П., Какавец Г.Е. Расчет теплообменных аппаратов на электронных вычислительных машинах. М. Энергия, 1966, 250 с.
74. Коуль А.Л., Ризенфельд Ф.С. Очистка газа. -М.: Недра. 1986. 535 с.
75. Крамер Д.Л., Кук У.Р. Осушка газа: оптимизация работы действующих установок. Часть 1. Определение требований к качеству гликоля и' скорости // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. -М.: Недра, 1981. — №1. С. 21-24.
76. Крамер Д.Л., Кук У.Р. Осушка газа: оптимизация работы действующих установок. Часть 2. Влияние эксплуатационных переменных показателей на эффективность осушки газа // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. М.: Недра, 1981. -№2. С. 16-21.
77. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче. М.: Энергия. 1975.280 с.
78. Крюков Н.П. Аппарат воздушного охлаждения. М.: Химия, 1983, 168 с.
79. Кузнецов А.А., Кагерманов С.М., Судаков Е.Н. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности. Издание 2-е переработанное и дополненное. Л.: Химия, 1974. - 344 с.
80. Ю8.Кунтыш В.Б. Интенсификация теплообмена шахматных пучков труб периферийной насечкой спиральных ребер / Изв. ВУЗов // Энергетика. 1993. № 5 - 6. -С. 111-117.
81. Кунтыш В.Б., Кузнецов Н.М. Тепловой и аэродинамический расчеты оребренных теплообменников воздушного охлаждения. СПб.: Энергоатомиздат. 1992. 280 с.
82. Кунтыш В.Б., Пиир А.Э. Интенсификация теплообмена трубных пучков продольной разрезкой спиральных накатных ребер / Изв. ВУЗов // Энергетика. 1991.-№6.-С. 98- 103.
83. Кунтыш В.Б., Пиир А.Э. Теплопередача и сопротивление пучков труб с высокими ребрами // Литовская академия наук. Энергетика. 1992 № 1. - С. 67 - 73.
84. ПЗ.Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление / Справочное пособие. -М.: Энергоатомиздат, 1990, 367 с.
85. Кутателадзе С.С., Боришанский В.М. Справочник по теплопередаче. Л. - М.: Госэнергоиздат, 1959, 414 с.
86. Кучерук В.В., Хазанов И.С. Эксплуатация и ремонт вентиляционных установок машиностроительных заводов. -М.: Машгиз. 1961. 317 с.
87. Манинг В.Р., Вуд Х.С. Основные положения конструирования аппаратов для осушки гликолями // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. М.: Недра, 1993. -№9.-С. 46-56.
88. Маньковский О.Н., Толчинский А.Р., Александров М.В. Теплообменная аппаратура химических производств. «Химия». Л., 1976 367 с.
89. Марголин Г.А., Вайсман В.Е. Методика теплового и аэродинамического расчета аппаратов воздушного охлаждения. -М.: ВНИИНефтемаш, 1982, 45 с.
90. Мартыненко А.Г., Соковишин Ю.А. Свободно-конвективный теплообмен: Справочник. Минск: Наука и техника. 1982. 400 с.
91. Машины и аппараты химических производств: Примеры и задачи / И.В. Доманский, В.П. Исаков, Г.М. Островский и др.: Под общей ред. В.Н. Соколова -Л.: Машиностроение. 1982. 384 с.
92. Методика расчета аппарата воздушного охлаждения газа. М.: ВНИИгаз, 1982,31с.
93. Методика теплового и аэродинамического расчета аппаратов воздушного охлаждения. -М.: ВНИИНефтемаш, 1971,102 с.
94. Методические рекомендации для расчета систем охлаждения газа на компрессорных станциях магистральных газопроводов. М.: ВНИИгаз. 1976, 27 с.
95. Методические рекомендации по регулированию температуры газа, поступающего в газопровод в северных районах, и по выбору уровня охлаждения газа на КС газопровода Медвежье-Надым-Пунга. М.: ВНИИгаз. 1974, 23 с.
96. Методические указания по технологическим расчетам систем адсорбционной осушки газа. / Тюмень: ТюменНИИгипрогаз. 1979. 56 с.
97. Методы расчета теплофизических свойств газов и жидкостей. М.: Химия. 1974. 248 с.
98. Мещераков Ф.Е. Основы холодильной техники. М.: Госторгиздат. 1960. 375 с.
99. Миловидова J1.B. Современное состояние систем воздушного охлаждения в химической промышленности за рубежом / Химическая промышленность за рубежом, 1982.-№12.-С. 35-41.
100. Михеев М.А. Основы теплопередачи М.: Госэнергоиздат. 1956.
101. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия. 1973. 320 с.
102. Модернизация установок вакуумной регенерации диэтиленгликоля на газовом месторождении Медвежье / Воронин В.И., Зиберт Г.К., Салихов З.С., Давлетов К.М. М.: Химическое и нефтяное машиностроение. - № 6. 1995. - С. 32-33.
103. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Под ред. Дытнерского Ю.И. М.: Химия. 1983. 272 с.
104. Основы расчета и проектирования теплообменников воздушного охлаждения / Справ, под общей ред. Кунтыша В.Б., Бессонова А.Н. СПб: Недра, 1996, 519 с.
105. ОСТ 51.40-93. Газы горючие природные, поставляемые и транспортируемые по магистральным газопроводам. Технические условия. М.: Издательство стандартов. 1993. 7 с.
106. Оценка схемы с рекуперативным использованием "запаса холода" природного газа в летний период / К.М. Давлетов, С.А. Ярхо, В.В. Медко, М.П. Игнатьев, Р.Г. Асылбаев // Научно-технологический журнал "Технологии нефти и газа" 2005,-№3(38),-С. 70-72.
107. Оценка эксплуатационной надежности АВО газа различных типов на КС Мин-газпрома. Технический отчет по теме 11 (раздел III) ПО «Совзоргэнергогаз».-М., 1987.
108. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Изд. 9-е. JL: Химия. 1981. 560 с.
109. Патент РФ №2287125. Способ воздушного охлаждения / Ананенков А.Г., Ермилов О.М., Иванов С.И., Давлетов К.М., Асылбаев Р.Г., Иванов В.Я., Игнатьев М.П.; Заявлено 14.03.2006 г.; Опубликовано 10.11.2006 г.
110. Патент №2287124. Способ охлаждения сырого газа / Ананенков А.Г., Ермилов О.М., Иванов С.И., Давлетов К.М., Асылбаев Р.Г., Иванов В.Я., Игнатьев М.П.; Заявлено 14.03.2006 г.; Опубликовано 10.11.2006 г.
111. Патент РФ 2169604. Способ определения коэффициента сепарации. / В.И. Кононов, А.И. Березняков, Г.Н. Облеков, А.И. Харитонов, В.Н.Гордеев, К.М. Давлетов, В.Б. Поляков, JI.C. Забелина; Заявлено 23.06.99 г.; Опубликовано 27.06.2001, Бюл.№ 18.
112. Патент №2287123. Теплообменная секция аппарата воздушного охлаждения углеводородного газа / Ананенков А.Г., Ермилов О.М., Иванов С.И., Давлетов К.М., Асылбаев Р.Г., Иванов В.Я., Игнатьев М.П.; Заявлено 14.03.2006 г.; Опубликовано 10.11.2006 г.
113. Патент №2287126. Установка воздушного охлаждения газа / Давлетов К.М. Асылбаев Р.Г., Иванов В.Я., Игнатьев М.П.; Заявлено 14.03.2006 г.; Опубликовано 10.11.2006 г.
114. Петухов Б.С. Опытное изучение процессов теплопередачи. М.: Госэнергоиз-дат. 1952. 349 с.
115. Подкопаев А.П. Аналитический метод расчета коэффициентов сжимаемости природных газов. М.: Транспорт и хранение газа. - № 10. 1980. - С. 8 - 12.
116. Проект обустройства сеноман аптских залежей Бованенковского НГКМ. Основные технические решения. 06.102.1-OTP-1. ОАО Южниигипрогаз, 2006.
117. Промышленные теплообменные процессы и установки: Учебник для вузов / А.И. Бакластов, В.А. Горбенко, O.JI. Данилов и др. М.: Энергоатомиздат.1986. 328 с.
118. Пути сокращения расхода ингибитора гидратообразования в системах подготовки газа Уренгойского месторождения. / Истомин В.А., Сулейманов Р.С., Бурмистров А.Г. и др. М.: ВНИИЭгазпром. 1987. вып.8. 48 с.
119. Рабинович Г.Г. Теория теплового расчета рекуперативных теплообменных аппаратов. Минск.: Изд. АН БССР. 1963. 213 с.
120. Разработка рекомендаций и техдокументации для повышения эффективности и надежности АВО на месторождении Медвежье / Игнатьев М.П., Зиберт Г.К., Ярхо С.А., Давлетов К.М. / Отчет о НИР ЦКБН: Подольск, 1993, 81 с.
121. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки. Справочник / Г.Г. Рабинович, И.М. Рябых, П.А. Хохряков и др. Под ред. Е.Н. Судакова. М.: Химия. 1979. 568 с.
122. Результаты исследования теплообменных труб с разрезными поперечными ребрами / Б.И. Кокорев, В.Г. Вишневский, С.М. Семенов и др. // Теплоэнергетика. 1978.-№2.-С. 35-37.
123. Рекомендации по эффективности охлаждения транспортируемого газа с применением АВО на компрессорных станциях I и II очереди газопровода Средняя Азия Центр. - М.: ВНИИгаз. 1972, 32 с.
124. Сбор и промысловая подготовка газа на северных месторождениях России / Грицнко А.И., Истомин В.А., Кульков А.Н., Сулейманов Р.С. М.: ОАО Издательство "Недра", 1999.-473 с.
125. Сборник научных трудов. ДО АО «ЦКБН», ОАО «Газпром» 55 лет / Под ред. Г.К. Зиберта, Ю.А. Кащицкого, И.К. Глушко, С.М.Дмитриева, В.М. Зарипова, Б.С. Палея, Е.П. Запорожца. - М.: ООО «Недра - Бизнесцентр», 2006. - 350 с.
126. Сборник задач по машиностроительной гидравлике / Бутаев Д.А., Калмыкова З.А., Подвида Л.Г., Рождественский С.Н., Попов К.Н., Яквигин Б.Н. / Под ред. Куколевского И.И. и Подвида Л.Г. М.: «Машиностроение», 1972,472 с.
127. Система автоматизированного управления аппаратами воздушного охлаждения сырого природного газа / Щербинин С.В., Коловертнов Г.Ю., Краснов А.Н., Новоженин А.Ю. // Нефтегазовое дело. № 2 - 2004. - С. 9 - 17.
128. Системы охлаждения компрессорных установок / Я.А. Берман, О.Н. Маньков-ский, Ю.И. Марр, А.П. Рафалович. Л.: Машиностроение. 1984. 228 с.
129. Скобло А.И, Молоканов Ю.К., Владимиров А.И., Щелкунов В.А. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии в промышленности. Учебник для ВУЗов. М.: ООО Недра - Бизнесцентр, 2000.-677с.
130. Создание АВО для эксплуатации на ДКС в условиях Севера / Игнатьев М.П., Щеникова О.И., Ярхо С.А., Давлетов К.М. / Технический отчет, ДОАО ЦКБН, Подольск, 1996.
131. Сарданашвили А.Г., Львова А.И. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. М.: Химия. 1973. 165 с.
132. Справочник по гидравлике / Под.ред. Большакова В.А К.: Вища школа. 1984. 343с.
133. Справочник по транспорту горючих газов / Под ред. Зарембо К.С. М.: Гостоп-техиздат. 1962. 888 с.
134. Степанов О.А., Иванов В.А. Охлаждение газа и масла на компрессорных станциях. Л.: Недра, 1982,143 с.
135. Суринович Р.К. Опыт эксплуатации АВО на компрессорных станциях / Транспорт и хранение газа. М.: ВНИИЭгазпром. 1978. - № 6. 31 с.
136. Сухорукова В.Г., Ревенков Л.Н. Аппараты воздушного охлаждения для технологических установок в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. -М.: НИИТЭхим. 1968. 35с.
137. Сухорукова В.Г., Шмеркович В.М. Аппараты воздушного охлаждения в химической промышленности. -М.: НИИТЭхим. 1976. 31с.
138. Теплообменные аппараты холодильных установок / Данилова Г.Н., Богданов С.Н., Иванов О.П. и др. Л.: Машиностроение, 1973, - 328 с.
139. Теплотехнические расчеты процессов транспорта и регазификации природных газов. Справочное пособие // Загорученко В.А., Вассерман А.А., Бикчентай Р.Н., идр.-М: Недра, 1980. 320 с.
140. Теплотехнический справочник / Под.ред. В.Н. Юрьева и П.Д. Лебедева. Т.1. -М.: Энергия. 1975. 744 с.
141. Термодинамика и теплопередача в технологических процессах нефтяной и газовой промышленности / Тр. МИНХ и ГП. Выпуск 114, М.: 1975, 285 с.
142. Термодинамические свойства метана. М.: Изд-во стандартов. 1979. 348с .
143. Ш.Хафизов А.Р., Чеботарев В.В., Абызгильдин А.Ю. Процессы абсорбционного разделения при подготовке газа: Учебное пособие УГНТУ. Уфа. 1997. 140 с.
144. Хаданович И.Е., Кривошеин Б.Л., Бикчентай А.Н. Тепловые режимы магистральных газопроводов. М.: Недра, 1971. - 215 с.
145. Хоблер Т. Теплопередача и теплообменники. Л.: Росхимиздат. 1961. 820 с.
146. Шмеркович В.М. Современные конструкции аппаратов воздушного охлаждения. / Обз.информ. сер.: ХМ-1. М.: ЦИНТИХИМНефтемаш, 1979. 68 с.
147. Шмеркович В.М. Аппараты воздушного охлаждения для технологических установок нефтеперерабатывающих и химических заводов / Обзор информационный Сер.: Опыт проектирования нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий/-М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1971,111с.
148. Шмеркович В.М. Применение АВО при проектировании нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов. М.: ЦДНТИХИМНефтемаш, 1971. 110 с.
149. Шпотаковский М.М. Исследование систем воздушного охлаждения на компрессорных станциях магистральных газопроводов в различных климатических районах. Автореферат кандидатской дессертации. М.: ВНИИгаз. 1978.- С.23.
150. Юдин В.Ф. Теплообмен поперечно-оребренных труб. Л.: Машиностроение. 1982. 189 с.
151. F.L. Rubin. Winterising air cooled heat exchengers // Jornal Hydrocarbon Prossesing. 1980. V.59. - № 10. - P.147-149.
152. G.M. Franklin, W.B. Munn. Air cooled heat exchengers // Oil and Gas Jornal, 1974. -V.72. №25. -P.140-142.
-
Давлетов, Касим Мухаметгареевич
-
доктора технических наук
-
Надым, 2007
-
ВАК 25.00.17
- Исследование и разработка способов добычи газа на поздних стадиях эксплуатации месторождений
- Совершенствование технологий эксплуатации скважин и подготовки природного газа на поздней стадии разработки крупных газовых месторождений
- Методы повышения эффективности процесса добычи газа на средних по запасам месторождениях
- Разработка методов повышения эффективности эксплуатации системы "пласт-скважина-шлейф-ДКС-УКПГ" на газовых промыслах Крайнего Севера
- Разработка энергосберегающих технологий подготовки газа валанжинских залежей Уренгойского месторождения в компрессорный период эксплуатации
