Факторы эффективной работы конструкции аппарата воздушного охлаждения

Полноценная работа всего комплекса технологического оборудования и вспомогательных систем установки комплексной подготовки газа (УКПГ) на управлениях газового промысла (ГП), обеспечивающего сбор и обработку, позволяет вовремя и бесперебойно доставлять природный газ потребителям, что стало особо актуально с наступлением зимнего времени.

Важным фактором транспортировки газа является то, что после компримирования газа на дожимных компрессорных станциях (ДКС) с помощью газоперекачивающих агрегатов (ГПА) в две ступени необходимо охлаждение газа с помощью аппаратов воздушного охлаждения (АВО), поскольку температура после процессов повышения давления так же увеличивается. Охлаждение газа нужно для того, чтобы исключить растепления многолетнемерзлых грунтов, повышения надежности и эффективности эксплуатации газопромыслового оборудования и повышения его пропускной способности.

Применение АВО в современных условиях является кардинальным решением целого ряда актуальных задач: уменьшение водопотребления на технические цели, оптимального развития и размещения технологических установок и производств, сохранение среды обитания, уменьшение засаливания почв и загрязнения водоемов.

Современное состояние экономики страны таково, что на первый план выдвигается проблема энергосбережения на всех участках хозяйственной деятельности [1].

Аппараты воздушного охлаждения различных агентов широко применяются в нефтяной и газовой промышленности при добыче, транспорте, хранении и переработке углеводородного сырья.

Важным фактором транспортировки газа является то, что после компримирования газа на дожимных компрессорных станциях (ДКС) с помощью газоперекачивающих агрегатов (ГПА) в две ступени необходимо охлаждение газа с помощью аппаратов воздушного охлаждения (АВО), поскольку температура после процессов повышения давления так же увеличивается. Охлаждение газа нужно для того, чтобы исключить растепления многолетнемерзлых грунтов, повышения надежности и эффективности эксплуатации газопромыслового оборудования и повышения его пропускной способности.

Применение АВО в современных условиях является кардинальным решением целого ряда актуальных задач: уменьшение водопотребления на технические цели, оптимального развития и размещения технологических установок и производств, сохранение среды обитания, уменьшение засаливания почв и загрязнения водоемов.

В настоящее время затраты топливного газа на транспорт составляют около 8,4 % от объема перекачиваемого газа, на магистральных трубопроводах, при поставках на экспорт расход увеличивается примерно в 2 раза.

Применение АВО в современных условиях является кардинальным решением целого ряда актуальных народнохозяйственных задач: уменьшение водопотребления на технические цели, оптимального развития и размещения технологических установок и производств, сохранение среды обитания, уменьшением засаливания почв и загрязнения водоемов. Охлаждение окружающим воздухом парогазообразных и жидких продуктов различной химической природы в интервале давлений от вакуума до 32 МПа и температур до 400° С предопределили применение в отечественных аппаратах в основном поверхности теплообмена из круглых биметаллических оребренных труб: основная несущая труба для прочности выполнена из черных или цветных металлов, и на нее накатаны или навиты спиральные ребра из алюминиевых высокотеплопроводных сплавов АД1 или АД1М.

Один из важнейших факторов, влияющих на эффективность работы аппаратов воздушного охлаждения, относится к группе конструктивных, то есть заключающихся в самой конструкции аппарата [2].

Просто видоизменив конструкцию при производстве теплообменников, можно добиться значительного повышения эффективности работы аппаратов воздушного охлаждения.

Основные конструктивные элементы АВО: рабочие колеса и лопасти, коллекторы, крышки аппаратов воздушного охлаждения, диффузор.

Если допущены какие-то погрешности при производстве крышек, диффузора и других составляющих аппаратов воздушного охлаждения и нарушены базовые принципы аэродинамики, это будет отражаться на работе агрегатов.

Само расположение всех частей друг относительно друга также может влиять на производительность теплообменника. Если подобрать оптимальное расстояние до секций АВО, можно уменьшить и аэродинамические потери.

Если при производстве теплообменников, данного типа изготовлены более обтекаемые аэродинамические формы, то эффективность работы агрегатов повышается, а стоимость работ по изготовлению отдельных частей АВО снижается. Становятся меньше и затраты по монтажу АВО, поскольку вся конструкция становится более легкой.

К технологическим факторам эксплуатации АВО относятся вопросы регулировании воздушных потоков, их расхода при работе агрегата при изменении температуры. За счет влияния на эти факторы также можно оптимизировать работу аппаратов воздушного охлаждения.

Регулирование расхода воздушных масс совершается за счет простого отключения дополнительных вентиляторов. При снижении температуры ниже нужных показателей, происходит отключение вентиляторов для экономии электроэнергии. Но при этом надо учитывать, что температура охлаждаемого агента может вновь повыситься и дойти до недопустимых значений. Сейчас основная проблема связана с тем, чтобы обеспечить стабильный температурный режим работы агрегата [3].

Этого можно достичь за счет обеспечения рециркуляции теплых воздушных масс. Это позволит стабилизировать температурный режим работы агрегата. Охлаждаемый агент не будет охлаждаться ниже положенного уровня, соответственно не потребуется отключать вентиляторы, рискуя довести охлаждаемый агент до предельно высоких температур. Таким образом, температура будет оставаться в пределах нужного диапазона.

Еще один способ повысить стабильность температурного режима – использовать асинхронный двигатель. За счет изменения частоты тока меняется частота, с которой вращается вал двигателя. В результате меняется и режим расхода воздуха.

Но у этого способа есть множество побочных эффектов. Главный из них – повышенный расход электроэнергии. Поскольку из-за того, что постоянно наблюдается нехватка пусковой мощи, растут затраты электрической энергии.

Существует множество других способов, которые позволяют повысить стабильность работы аппаратов воздушного охлаждения и добиться оптимальной эффективности. При производстве теплообменников по современным стандартам используются наиболее прогрессивные методы, которые позволяют получать на выходе агрегаты с оптимизированными эксплуатационными функциями [4].

1. Крюков Н.П. Аппараты воздушного охлаждения. – М., 2018. – 198 с.
2. ГОСТ Р 51364-99. Аппараты воздушного охлаждения. Общие технические условия.
3. Чекардовский М. Н. Разработка методов определения эффективности работы теплообменных аппаратов в системе теплоснабжения. М. Н. Чекардовский, C. М. Чекардовский, К. Н. Илюхин, В. Е. Ушаков. – Тюмень: Изд-во ТГСХА, 2019. – 145 с.
4. Методика теплового и аэродинамического расчета аппаратов воздушного охлаждения. М.: ВНИИНЕФТЕМАШ, 2018. – 97 с.