Спосіб комплексної параметричної ідентифікації фактичних характеристик газоперекачувального агрегату

Реферат: Спосіб комплексної параметричної ідентифікації фактичних характеристик газоперекачувального агрегату, при якому проводять комплексний параметричний аналіз і порівняння показників роботи обладнання з паспортними даними, виявлення похибки параметричної ідентифікації фактичних характеристик та надання висновків щодо фактичного стану агрегату. Проводять подвійну перевірку вхідних даних, які вимірюються приладами, і значення яких використовують для визначення основних параметрів роботи ГПА. UA 71955 U (54) СПОСІБ КОМПЛЕКСНОЇ ПАРАМЕТРИЧНОЇ ІДЕНТИФІКАЦІЇ ФАКТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗОПЕРЕКАЧУВАЛЬНОГО АГРЕГАТУ UA 71955 U UA 71955 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до експлуатації об'єктів газотранспортної галузі, а саме до визначення реальних параметрів роботи устаткування компресорної станції (КС), і призначена для ефективної експлуатації обладнання та оптимізації технологічних процесів. Відомі "Методические указания по определению мощности и оценке технического состояния проточной части газоперекачивающих агрегатов с турбоприводом" [Методические указания по определению мощности и оценке технического состояния проточной части газоперекачивающих агрегатов с турбоприводом. М.: Оргтехдиагностика, 1983 г.], де найбільш повно викладені математичні залежності визначення параметрів та величин експлуатації ГПА, що базуються на показниках приладів і де використано основні положення щодо способу вимірювання й обробки результатів експлуатаційних випробувань, викладених у нормативних документах, що відповідають різним методам визначення потужності і технічного стану газотурбінної установки (ГТУ) і відцентрових нагнітачів (ВЦН). Визначення ефективної потужності ВЦН за даним способом, опосередковано враховує механічні втрати потужності в підшипниках ВЦН. Ще одним недоліком у цьому способі є те, що для визначення теплотехнічних параметрів достатньо провести випробування лише на одному (експлуатаційному) режимі. Це є не достатнім, оскільки похибка визначення реального стану може бути дуже значною. Основні положення вищенаведених "Методичних вказівок" застосовуються і в СОУ 60.330019801-011 [СОУ 60.3-30019801-011:2004 Компресорні станції. Контроль теплотехнічних та екологічних характеристик газоперекачувальних агрегатів], де змінені умови щодо необхідних замірів і вимог до них. Особливістю наведених способів є відсутність визначення характеру впливу різних величин та параметрів на основні показники експлуатації та методики розрахунку похибки замірів даних величин. Поза зоною уваги залишається питання врахування різниці значень заміряних величин та параметрів роботи обладнання від фактичних їх значень з врахуванням можливих змін у їх стані та прогнозування загального стану ГПА під час його експлуатації. Відома Методика параметричної ідентифікації фактичних характеристик газоперекачувального агрегату компресорної станції [Патент України на корисну модель № 67093, вид. 25.01.2012 р., бюл. № 2, 10 стор.] прийнята нами за найближчий аналог, яка містить комплексний параметричний аналіз і порівняння показників реального стану обладнання з паспортними даними, виявлення похибки ідентифікації фактичних характеристик та надання висновків щодо реального стану агрегату. Недоліком даної методики є не повне розкриття механізму перевірки вхідних даних, які вимірюються приладами, що не дає змогу комплексно оцінити їх достовірність і не розкриває переваги даного методу. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення способу параметричної ідентифікації фактичних характеристик газоперекачувального агрегату компресорної станції, шляхом подвійної перевірки вхідних даних, які вимірюються приладами і опосередковано впливають при визначенні основних параметрів, які найбільш повно характеризують ефективну роботу ГПА і КС в цілому. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що ідентифікація фактичних характеристик газоперекачувального агрегату відбувається шляхом перевірки вхідних величин на достовірність з врахуванням класу точності вимірювального приладу і додатково, і математичним шляхом - обрахунок їх значень послідовно один за одним на підставі формул та рівнянь. Результати обох перевірок порівнюються з урахуванням допустимої похибки. Суть корисної моделі пояснюється кресленням - фіг. 1, на якому зображено алгоритм комплексної параметричної ідентифікації фактичних характеристик ГПА. Комплексна параметрична ідентифікації фактичних характеристик ГПА виконується шляхом наступних дій (Фіг. 1): 1) забір даних з існуючої автоматизованої системи контролю АСК у вигляді величин, що вимірюються приладами; 2) перевірка вхідних даних: 2.1) перевірка вхідних даних на достовірність з врахуванням класу точності вимірювального приладу; 2.2) перевірка даних на достовірність за допомогою математичного аналізу; 3) порівняння п.2.1 і 2.2 з врахуванням допустимої похибки вимірювань приладами; 4) періодичне накопичення інформації і побудова графіків залежностей вхідних даних, отриманих з приладів та визначених математичним аналізом від часу; 1 UA 71955 U 5 10 15 5) надання висновків щодо комплексної параметричної ідентифікації фактичних характеристик ГПА. 6) складання банку даних фактичних величин експлуатації. Комплексна параметрична ідентифікації фактичних характеристик газоперекачувального агрегату реалізується наступним чином. Забір вхідних даних з існуючої системи АСК передбачає визначення восьми параметрів, що вимірюються приладами і необхідні для подальшого розрахунку основних показників роботи ГПА, і які автоматично з періодичністю надходять до існуючої АСК. Спочатку відбувається перевірка вхідних даних на достовірність, а саме згідно з паспортними даними і оптимальних значень на кожен прилад відбувається перевірка кожного параметру, один за одним, порівнянням з межами вимірювання і оптимальними значеннями для даного конкретного режиму навантаження. Надалі відбувається перевірка вхідних даних з використанням математичного аналізу. Так, для методики параметричної ідентифікації фактичних характеристик ГПА КС, яка передбачає визначення 7 основних величин, що характеризують технічний стан та ефективність роботи ГПА, відбувається перевірка наступних вхідних даних, що вимірюються приладами за наступними математичними залежностями. 1. Нижча теплотворна здатність паливного газу в даний момент часу: 126,4 CO Hu 107,9 H2 594,4 C2H4 3 358,8 CH4 876,1 C3H6 643,6 C2H6 1176 2 C4H8 , 9318 C3H8 , 1487 4 C5H18 , 1227 8 C4H10 , 1556 7 C6H6 , 1566 3 C3H12 , 233,7 H2S 103 , (1) ккал/нм 20 де (СО, Н2, СН4, С2Н6, С3Н8, C4H10, С5Н12, С2Н4, С3Н6, С4Н8, C5H18, С6Н6, H2S)=f (складу і концентрації паливного газу). 2. Коефіцієнт стиснення природного газу Z1Н визначається за формулою: 2 3 Z1H=1-[(10,2·P1H-6)·(0,345·10- ·Δ-0,446·10- )+0,015]·[1,3-0,0144·(T1H-283,2)], (2) 25 де Р1н - надлишковий тиск газу перед відцентровим нагнітачем (ВЦН), МПа; T1н - температура на вході у ВЦН, К. 3. Коефіцієнт стиснення природного газу Z2H: 2 3 Z2H=1-[(10,2·P2H-6)·(0,345·10- ·Δ-0,446·10- )+0,015]·[1,3-0,0144(T2H-283,2)], 30 де Р2н - надлишковий тиск газу на виході ВЦН, МПа; Т1н - температура на виході ВЦН, К. 4. Розрахунок температури перед осьовим компресором (ОК) визначається за формулою: t3 35 T4 к 1 /к K (4) , ºС де T4 - абсолютна температура за ОК, К; де εK - ступінь стиснення повітря в ОК, який в свою чергу дорівнює: K Pa Pa P3 , (5) де Ра - атмосферний тиск повітря, МПа; ε - оптимальне значення підвищення тиску в ОК; ΔP3 - перепад тиску на вході в ОК, МПа. 5. Визначення температури за турбіною: t2 40 T1 1 0,865 1 0,239 K 273,15 , ºС, (6) де Т1 - абсолютна температура перед турбіною, К. 6. Температура перед нагнітачем визначається за залежністю: t1H T2H к 1 /к K 273,15 (7) , ºС, де εH - ступінь підвищення тиску у ВЦН. 7. Температури за нагнітачем дорівнює: t 2H T2H к 1 /к K 273,15 , ºС. (8) 8. Тиск перед турбіною високого тиску (ТВТ) розраховують за 2 (3) UA 71955 U формулою: P1 5 P2 T1 T2 K K 1 (9) , МПа, де Р2 - тиск на виході з турбіни низького тиску (ТНТ), МПа: 6 3 P2=133,3·Pa-10- +ΔP2·10- , МПа, (10) де Рa - атмосферний тиск повітря, МПа; ΔР2 - перепад тиску на виході з ТНТ, кПа; T2 - абсолютна температура газів за силовою турбіною (СТ) або на вихлопі ГПА перед регенератором, К; К - коефіцієнт Пуансона, який дорівнює: K Cp Cv , (11) ккал де Сp - теплоємність газу при сталому тиску, кг K ; ккал Сv -теплоємність газу при сталому об'ємі, кг K ; 10 15 20 25 30 35 40 Сv, Ср=f(атомності газу), якщо 2-атомний газ, K=1,4. За вищенаведеними математичними виразами розраховують вхідні дані, необхідні для визначення основних параметрів, які характеризують роботу ГПА. Далі здійснюється комплексний параметричний аналіз основних величин і порівняння їх значень, отриманих після перевірки значень з паспортними і реальними даними з урахуванням класу точності вимірювального приладу з отриманими значеннями через математичний аналіз. Якщо при порівнянні значень цих величин похибка перевищує допустиме значення (5 відсотків), надаються рекомендації щодо усунення можливої причини таких розходжень. Якщо при порівнянні значення величини не відрізняються на величину більше 5 відсотків - такі вхідні дані доцільно використовувати для визначення основних параметрів роботи ГПА. При цьому відбувається періодичне накопичення інформації і побудова графіків залежностей від часу вхідних значень величин з приладів та визначених математичним шляхом. Запропонована у цій роботі комплексна параметрична ідентифікація фактичних характеристик газоперекачувального агрегату покликана виявляти на ранньому етапі відхилення в роботі агрегату чи вимірювального приладу, виконання своєчасного ремонту агрегатів та вчасного запобігання неконтрольованих режимів роботи та аварійних ситуацій з одночасним забезпеченням ефективної експлуатації обладнання на КС. Комплексна параметрична ідентифікація фактичних характеристик ГПА дозволить вирішити такі технологічні завдання як: оптимізація режимів роботи ГПА в складі компресорного цеха (КЦ) на основі використання у АСК фактичних характеристик відцентрових нагнітачів (ЦН) і газотурбінних установок (ГТУ); визначення областей допустимих режимів роботи ГПА; розрахунку і планування режимів роботи окремо КЦ, усіх КЦ магістрального газопроводу і газотранспортної системи в цілому; реалізації ресурсозберігаючого технічного обслуговування ГПА відповідно до фактичного функціонально-технічного стану (ФТС) відцентрового нагнітача (ВЦН) і газотурбінної установки; розрахунок ресурсу, надійності роботи устаткування, зменшення вірогідності аварійних відмов обладнання і агрегатів та підвищення безпеки експлуатації ГПА; оцінка ефективності виконаних ремонтів і технічного обслуговування ГПА; облік і продовження ресурсу газоперекачувального устаткування; визначення оптимальних термінів реновації ГПА; контролю і аналізу ефективності експлуатації ГПА для якісного вирішення завдань енергозбереження. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 1. Спосіб комплексної параметричної ідентифікації фактичних характеристик газоперекачувального агрегату, по якому проводять комплексний параметричний аналіз і порівняння показників роботи обладнання з паспортними даними, виявлення похибки параметричної ідентифікації фактичних характеристик та надання висновків щодо фактичного стану агрегату, який відрізняється тим, що додатково проводять подвійну перевірку вхідних даних, які вимірюють приладами, і значення яких використовують для визначення основних параметрів роботи ГПА. 3 UA 71955 U 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що вхідні дані, які вимірюють приладами, аналізують додатково за допомогою математичних залежностей і з врахуванням класу точності вимірювального приладу. Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4