Preview

Машиностроение и компьютерные технологии

Расширенный поиск

Выбор параметров газотурбинного двигателя, использующегося в качестве привода нефтяного насоса

https://doi.org/10.24108/1117.0001307

Полный текст:

Аннотация

В статье рассмотрены возможности использования газотурбинного двигателя в качестве привода магистрального нефтяного насоса. Отмечено, что газотурбинный привод оказывается выгоднее электродвигателя в случае отсутствия внешнего энергоснабжения или при значительных сроках строительства линий электропередач, а также при частых изменениях количества перекачиваемых нефтепродуктов.

Основной задачей данной работы является выбор оптимальных параметров цикла двигателя для конкретной модели насоса, применяющейся на нефтеперекачивающих станциях. В качестве объекта исследования был выбран магистральный нефтяной насос марки НМ 10000/1,25-210. В работе представлены технические характеристики центробежного насоса НМ 10000/1,25-210 и опытные значения напора, мощности и КПД насоса для ряда подач. По формулам подобия получены напорные и мощностные характеристики центробежного насоса для разных частот вращения ротора.

В качестве привода центробежного насоса рассмотрено применение двухвальной установки со свободной силовой турбиной. Данная схема выбрана в соответствии с особенностями работы газотурбинного насосного агрегата на нефтеперекачивающей станции. Отмечено, что схема со свободной силовой турбиной позволяет согласовывать характеристики газотурбинного двигателя и нефтяного насоса на нерасчетных режимах работы, поскольку отсутствует механическая связь между турбинами высокого и низкого давления.

Рассчитаны параметры цикла газотурбинного двигателя мощностью Ne = 8 МВт. Представлены графики зависимости расхода воздуха GB, удельного расхода топлива Ce  и КПД ηe от степени повышения давления πk в компрессоре. В соответствии с графиками принято оптимальное значение степени повышения давления в компрессоре πk= 15. При πk= 15 удельный расход топлива в газотурбинном двигателе мощностью Ne = 8 МВт составляет Ce= 0,22 кг/кВт*ч, расход воздуха GB= 20,5 кг/с. КПД двигателя при выбранных параметрах составляет ηe= 38,4%.

Отмечено, что для обеспечения наиболее экономичной работы газотурбинного двигателя необходимо выбрать оптимальную программу регулирования, которая определяется с учетом характеристик нагрузки, в данном случае характеристик насоса.

Об авторах

А. Ю. Брычева
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Брычева Алина Юрьевна

кафедра «Газотурбинные и нетрадиционные энергоустановки

SPIN-код: 6586-5988



В. Д. Моляков
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Моляков Валерий Дмитриевич

к.т.н., доцент, 

кафедра «Газотурбинные и нетрадиционные энергоустановки

SPIN-код: 4278-7780 AuthorID: 114110



Список литературы

1. Гумеров А.Г., Гумеров Р.С., Акбердин А.М. Эксплуатация оборудования нефтеперекачивающих станций. М.: Недра, 2001. 475 с.

2. Тырылгин И.В., Некрасов В.О. Повышение энергоэффективности трубопроводного транспорта углеводородного сырья // «Нефть и газ Западной Сибири»: Междунар. науч.-техн. конф., посвященная 55-летию Тюменского гос. нефтегазового ун-та (Тюмень, 12-14 октября 2011 г.): материалы. Т. 2. Тюмень: ТюмГНГУ, 2011. С. 93-96.

3. Shpilevoy V.A., Zakirzakov A.G., Shabarov A.B. Comparison of electric and gas turbine drive types at pump stations // Topical problems of architecture, civil engineering, energy efficiency and ecology: TPACEE-2016: 15th intern. conf. (Tyumen, Russia, April 27-29, 2016): Proc. P.: EDP Sciences, 2016. P. 01011. DOI: 10.1051/matecconf/20167301011

4. Остапенко Н.Г., Новиков Р.С. Применение газотурбинных установок на нефтеперекачивающих станциях // Современные наукоемкие технологии. 2013. № 8-2. С. 213-214.

5. Shpilevoy V.A., Chekardovsky S.M., Zakirazkov A.G. A mathematical model of gas-turbine pump complex // Transport and storage of hydrocarbons: Intern. scientific-practical conf. of students, graduate students and young scientists (Tyumen, Russia, May 20-25, 2016): Proc. Bristol: IoP, 2016. 6 p. DOI: 10.1088/1757-899X/154/1/012009

6. Шпилевой В.А., Тырылгин И.В., Земенков Ю.Д. Альтернативные системы приводов насосных агрегатов для новых магистральных нефтепроводов // Изв. высших учебных заведений. Нефть и газ. 2012. № 5. С. 75-78.

7. Тумашев Р.З., Михеев С.С., Куникеев Б.А. Производство электроэнергии на компрессорных станциях утилизационными газотурбинными установками // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2016. № 1(106). С. 44–53. DOI: 10.18698/0236-3941-2016-1-44-53

8. Тумашев Р.З., Моляков В.Д., Лаврентьев Ю.Л. Повышение эффективности компрессорных станций магистральных газопроводов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2014. № 1(94). С. 68–79.

9. Шафиков Г.А., Моляков В.Д. Конверсия авиационного турбореактивного двухконтурного двигателя в установку для выработки пиковой электроэнергии // Аэрокосмический научный журнал. 2017. Т. 3. № 2. С. 1-16. DOI: 10.24108/aersp.0217.0000062

10. Гулина С.А., Авдеев В.М., Верещагина И.В., Шепелов В.И., Гулина А.С. Альтернатива приводному электродвигателю для нефтяного насоса // Вестник Самарского гос. техн. ун-та. Сер.: Технические науки. 2016. № 2(50). С. 139-149.

11. Иноземцев А.А., Хайруллин М.Ф. Новые технические решения для проекта «Сахалин-2» // Пермские газовые турбины. Энергетика и транспорт газа. 2010. № 17. С. 28-31.

12. Иноземцев А.А. ГТНА «УРАЛ-6000» – новые технические решения для проекта «Сахалин-2» // Тяжелое машиностроение. 2010. № 3. С. 2-5.

13. Трошин Г.А., Петров А.И. Методы модификации проточной части нефтяных магистральных насосов типа НМ // Инженерный вестник. 2014. № 11. С. 87-92. Режим доступа: http://engbul.bmstu.ru/doc/744967.html (дата обращения 15.12.2017).

14. Насос НМ 10000/1,25-210-2.1. Технические характеристики. Режим доступа: http://www.hms.ru/pumps_catalog/detail.php?ELEMENT_ID=5005 (дата обращения 01.06.2017).

15. Методика расчета уставок по минимальному давлению на входе НПС: Руководящий документ РД-23.080.00-КТН-064-10 / ОАО «АК «Транснефть». 2010. 31 с.

16. Колпаков Л.Г., Аитова Н.З., Еронен В.И. Методика расчета напорных характеристик и пересчета параметров центробежных насосов магистральных нефтепроводов при изменении частоты вращения и вязкости перекачиваемой жидкости: РД 39.30.990.84 / АК «Транснефть». Уфа, 1984.

17. Ломакин А.А. Центробежные и осевые насосы. 2-е изд. М.-Л.: Машиностроение, 1966. 364 с.

18. Моляков В.Д., Тумашев Р.З. Обоснование схем и параметров высокоэффективных газотурбинных установок для малой энергетики // Изв. высших учебных заведений. Машиностроение. 2012. № 10(631). С. 52-58. DOI: 10.18698/0536-1044-2012-10

19. Моляков В.Д., Осипов М.И., Тумашев Р.З. Повышение эффективности режимов работы газотурбинного двигателя // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2006. № 3(64). С. 80—95.

20. Теория и проектирование газотурбинных и комбинированных установок: Учебник / А.Н. Арбеков, А.Ю. Вараксин, В.Л. Иванов, Э.А. Манушин и др.; под общ. ред. А.Ю. Вараксина. 4-е изд. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. 678 с. Режим доступа: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/129/book1726.html (дата обращения 15.08.2017).

21. Михальцев В.Е., Моляков В.Д. Расчет параметров цикла при проектировании газотурбинных двигателей и комбинированных установок: учеб. пособие / Под ред. И.Г. Суровцева. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. 58 с. Режим доступа: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/129/book61.html (дата обращения 17.12.2016).


Для цитирования:


Брычева А.Ю., Моляков В.Д. Выбор параметров газотурбинного двигателя, использующегося в качестве привода нефтяного насоса. Машиностроение и компьютерные технологии. 2017;(11):29-43. https://doi.org/10.24108/1117.0001307

For citation:


Brycheva A.Y., Molyakov V.D. The Choice Gas Turbine Engine Parameters Used to Drive the Oil Pump. Mechanical Engineering and Computer Science. 2017;(11):29-43. (In Russ.) https://doi.org/10.24108/1117.0001307

Просмотров: 300


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2587-9278 (Online)