RU2806423C1 - Способ определения минимального углового положения регулируемого соплового аппарата турбодетандерного агрегата - Google Patents
Способ определения минимального углового положения регулируемого соплового аппарата турбодетандерного агрегата Download PDFInfo
- Publication number
- RU2806423C1 RU2806423C1 RU2023110580A RU2023110580A RU2806423C1 RU 2806423 C1 RU2806423 C1 RU 2806423C1 RU 2023110580 A RU2023110580 A RU 2023110580A RU 2023110580 A RU2023110580 A RU 2023110580A RU 2806423 C1 RU2806423 C1 RU 2806423C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle apparatus
- adjustable nozzle
- unit
- turboexpander
- tda
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть применено в турбодетандерном агрегате с регулируемым сопловым аппаратом, входящим в состав установки низкотемпературной сепарации, являющейся частью установки комплексной подготовки газа. Согласно способу, включающему выставление проходного сечения между лопатками регулируемого соплового аппарата фиксированием положения кольца с пазами, при запуске агрегата в работу производят закрытие регулируемого соплового аппарата с помощью кольца, после чего ведут расчет фактических значений коэффициента технического состояния турбодетандерного агрегата по параметру расхода при выходе на установившийся режим работы, в случае если по результатам расчета коэффициент технического состояния турбодетандерного агрегата по параметру расхода > 1, производят итерационное открытие регулируемого соплового аппарата с минимально возможным шагом по условиям регулирования до достижения значения , а в случае если < 1, производят итерационное закрытие регулируемого соплового аппарата с минимально возможным шагом по условиям регулирования до достижения значения и полученное в результате угловое положение принимают за минимальное. Предлагаемый способ повышает эффективность работы турбодетандерного агрегата. 3 ил.
Description
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть применено в турбодетандерном агрегате (ТДА) с регулируемым сопловым аппаратом (РСА), входящим в состав установки низкотемпературной сепарации (НТС), являющейся частью установки комплексной подготовки газа (УКПГ).
Широко известны турбодетандерные агрегаты с РСА (Турбодетандер с поворотными лопатками. Справочник химика 21, https://www.chem21.info/pics/515971/. SU 188470, опубликовано 30.10.1985) состоящие из турбины с РСА и компрессора. На турбине ТДА происходит адиабатное расширение рабочего тела (природного газа) со снижением температуры рабочего тела до температуры, необходимой для НТС. На компрессоре происходит адиабатное сжатие (восстановление давления) рабочего тела за счет мощности, выработанной на турбине. Таким образом основной функцией ТДА является поддержание температуры НТС.
Основное регулирование режимов работы ТДА происходит за счет изменения разницы давлений рабочего тела на входе и выходе ТДА. При этом при увеличении разницы давлений на входе и выходе ТДА снижается температура НТС и увеличивается расход рабочего тела. Таким образом, в летний период при увеличении температуры наружного воздуха повышается температура рабочего тела на входе ТДА и для поддержания температуры НТС повышается разница давлений на входе и выходе ТДА. При этом происходит увеличение расхода рабочего тела. Для поддержания расхода рабочего тела в рабочем диапазоне технологической нитки НТС УКПГ используется РСА. Исходя из вышеизложенного, в летний период необходимо устанавливать РСА в минимальное положение.
От корректной установки минимального положения РСА зависит рабочий диапазон ТДА. На фиг. 1 представлена типовая характеристика ТДА с регулируемым аппаратом в координатах расход - перепад температур на турбине ТДА (рабочий диапазон ТДА). Рабочий диапазон ограничен минимальным расходом (Gmin), максимальным расходом (Gmax), минимальным положением РСА (PCAmin - линия 1), максимальным положением РСА (PCAmax - линия 4). Для поддержания рабочего режима в пределах рабочего диапазона производится регулирование РСА, например, при промежуточном положении РСА - линия 2 изменение расхода происходит вдоль линии 2 изменением разницы давления на входе и выходе ТДА. При корректной настройке минимального положения РСА при минимальном положении РСА рабочие режимы должны меняться вдоль линии 1.
В случае, когда РСА принимает минимальное положение, а рабочие режимы меняются вдоль линии 2, это свидетельствует о неполном закрытии РСА - имеет место сокращение рабочего диапазона от линии 1 до линии 2, что в свою очередь может не позволить поддержать необходимую температуру НТС при повышении температуры наружного воздуха и привести к вынужденной остановке технологической нитки НТС УКПГ.
Если же при минимальном положении РСА рабочие режимы меняются вдоль линии 3, это свидетельствует о закрытии РСА больше необходимого. В этом случае имеет место увеличение рабочего диапазона от линии 1 до линии 3, что, в свою очередь, позволит поддержать температуру НТС при более высокой температуре наружного воздуха, либо при неизменной температуре наружного воздуха позволит снизить температуру НТС. Однако, закрытие РСА приводит к увеличению газодинамических сил на ротор ТДА через рабочие лопатки турбины ТДА. Опорная система ротора ТДА не в состоянии демпфировать возросшие газодинамические силы, вследствие чего происходит аварийный останов ТДА. Таким образом, работа в диапазоне правее линии 1 снижает надежность ТДА.
В настоящее время выставление минимального положения РСА производится в соответствии с руководством по эксплуатации путем выставления проходного сечения между лопатками РСА, как показано на фиг. 2, на примере турбодетандер-компрессорного агрегата АДКГ-10 (Турбодетандер-компрессорный агрегат АДКГ-10 производства ОАО «Турбохолод», http://turbokholod.ru/product/adkg-10, дата обращения 11.01.2023), фиксированием положения кольца с пазами (поз. 1 фиг. 3) в крайних положениях на полное открытие и закрытие при ремонте ТДА
Однако, наличие нерегламентированных люфтов в сочленениях между направляющими лопатками и кольцом с пазами (поз. 1 фиг. 3), а также увеличение данных люфтов в процессе эксплуатации ТДА не позволяют гарантированно обеспечить проходное сечение. Основным недостатком данного способа выставления минимального и максимального положения РСА является то, что при работе ТДА газодинамические силы, действующие на направляющую лопатку РСА, увеличивают проходное сечение РСА на величину нерегламентированных люфтов.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности работы турбодетандерного агрегата, исключение повторного демонтажа и монтажа сменной проточной части с целью изменения настроек РСА, исключение явлений помпажа при запуске и останове агрегата, обеспечение области режимов работы ТДА при обеспечении надежности ТДА.
Указанная задача решается тем, что по способу определения минимального углового положения регулируемого соплового аппарата турбодетандерного агрегата, включающему выставление проходного сечения между лопатками регулируемого соплового аппарата фиксированием положения кольца с пазами, при запуске агрегата в работу производят закрытие регулируемого соплового аппарата с помощью кольца, после чего ведут расчет фактических значений коэффициента технического состояния турбодетандерного агрегата по параметру расхода при выходе на установившийся режим работы, в случае, если по результатам расчета коэффициент технического состояния турбодетандерного агрегата по параметру расхода > 1, производят итерационное открытие регулируемого соплового аппарата с минимально возможным шагом по условиям регулирования до достижения значения , а в случае, если < 1, производят итерационное закрытие регулируемого соплового аппарата с минимально возможным шагом по условиям регулирования до достижения значения и полученное в результате угловое положение принимают за минимальное.
Технический результат предлагаемого технического решения заключается в повышении эффективности работы турбодетандерного агрегата, исключении повторного демонтажа и монтажа сменной проточной части с целью изменения настроек РСА, исключении явлений помпажа при запуске и останове агрегата, обеспечении области режимов работы ТДА при обеспечении надежности ТДА.
Алгоритм расчёта коэффициента технического состояния ТДА по параметру расхода:
Применение функции (2) обусловлено постоянством функции при изменении режимов работы ТДА. Вид функции определяется по результатам испытаний и соответствию рабочего диапазона условиям ТУ (или иной регламентирующей документации).
где P1T - абсолютное давление на входе в турбину ТДА [МПа];
T1T - температура на входе в турбину ТДА [К];
RZ1T - комплекс газовой постоянной с учетом коэффициента сжимаемости газа по условиям на входе [кДж / кг * К] (определяется согласно ПР 51-31323949-99);
GТДА - расход газа через турбодетандер [кг / с].
Абсолютное давление на входе в турбину ТДА определяется по формуле:
где Р`1т - избыточное давление на входе в турбину ТДА, МПа.
Температура на входе в турбину ТДА определяется по формуле:
где t1т - температура на входе в турбину ТДА, °С.
Абсолютное давление на выходе из турбины ТДА определяется по формуле:
где Р`2т - избыточное давление на выходе из турбины ТДА, МПа.
Степень расширения турбины ТДА определяется по формуле:
Значения , GТДА принимаются по результатам измерения штатными средствами измерений.
Claims (1)
- Способ определения минимального углового положения регулируемого соплового аппарата турбодетандерного агрегата, включающий выставление проходного сечения между лопатками регулируемого соплового аппарата фиксированием положения кольца с пазами, отличающийся тем, что при запуске агрегата в работу производят закрытие регулируемого соплового аппарата с помощью кольца, после чего ведут расчет фактических значений коэффициента технического состояния турбодетандерного агрегата по параметру расхода при выходе на установившийся режим работы , в случае если по результатам расчета коэффициент технического состояния турбодетандерного агрегата по параметру расхода больше 1, производят итерационное открытие регулируемого соплового аппарата с минимально возможным шагом по условиям регулирования до достижения значения равно 1, а в случае если меньше 1, производят итерационное закрытие регулируемого соплового аппарата с минимально возможным шагом по условиям регулирования до достижения значения равно 1 и полученное в результате угловое положение принимают за минимальное.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2806423C1 true RU2806423C1 (ru) | 2023-10-31 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5700129A (en) * | 1995-05-04 | 1997-12-23 | Deutsche Forschungsanstalt Fuer Luft- Und Raumfahrt E.V. | Temperature-adjustable compressor guide vane ring |
RU2379645C2 (ru) * | 2007-06-19 | 2010-01-20 | Андрей Павлович Ушаков | Способ диагностики технического состояния деталей, узлов и приводных агрегатов газотурбинного двигателя и устройство для его осуществления |
RU2544416C1 (ru) * | 2013-11-19 | 2015-03-20 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Способ капитального ремонта турбореактивного двигателя (варианты) и турбореактивный двигатель, отремонтированный этим способом (варианты), способ капитального ремонта партии, пополняемой группы турбореактивных двигателей и турбореактивный двигатель, отремонтированный этим способом |
RU2660216C1 (ru) * | 2017-07-06 | 2018-07-05 | Общество с ограниченной ответственностью "ГАЗПРОМ ТРАНСГАЗ МОСКВА" | Система автоматического управления газоперекачивающим агрегатом "квант-р" |
RU2704056C2 (ru) * | 2017-06-07 | 2019-10-23 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Турбина двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине, способ активного теплового регулирования радиального зазора в турбине двухконтурного газотурбинного двигателя |
RU195805U1 (ru) * | 2019-12-05 | 2020-02-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» | Устройство определения перерасхода топлива судовых дизель-генераторных агрегатов |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5700129A (en) * | 1995-05-04 | 1997-12-23 | Deutsche Forschungsanstalt Fuer Luft- Und Raumfahrt E.V. | Temperature-adjustable compressor guide vane ring |
RU2379645C2 (ru) * | 2007-06-19 | 2010-01-20 | Андрей Павлович Ушаков | Способ диагностики технического состояния деталей, узлов и приводных агрегатов газотурбинного двигателя и устройство для его осуществления |
RU2544416C1 (ru) * | 2013-11-19 | 2015-03-20 | Открытое Акционерное Общество "Уфимское Моторостроительное Производственное Объединение" (Оао "Умпо") | Способ капитального ремонта турбореактивного двигателя (варианты) и турбореактивный двигатель, отремонтированный этим способом (варианты), способ капитального ремонта партии, пополняемой группы турбореактивных двигателей и турбореактивный двигатель, отремонтированный этим способом |
RU2704056C2 (ru) * | 2017-06-07 | 2019-10-23 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Турбина двухконтурного газотурбинного двигателя с активным тепловым регулированием радиального зазора в турбине, способ активного теплового регулирования радиального зазора в турбине двухконтурного газотурбинного двигателя |
RU2660216C1 (ru) * | 2017-07-06 | 2018-07-05 | Общество с ограниченной ответственностью "ГАЗПРОМ ТРАНСГАЗ МОСКВА" | Система автоматического управления газоперекачивающим агрегатом "квант-р" |
RU195805U1 (ru) * | 2019-12-05 | 2020-02-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» | Устройство определения перерасхода топлива судовых дизель-генераторных агрегатов |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГАЗОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ Спецвыпуск N 3 (773), Повышение качества ремонта турбодетандерных агрегатов, установленных на Бованенковском НГКМ, Меньшиков С.Н., Кильдияров С.С., Моисеев В.В., Полозов В.Н., Кувытченко Б.Г., УДК 622.691.4. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8510013B2 (en) | Gas turbine shutdown | |
US8939704B2 (en) | Method for operating a multistage compressor | |
US20060101826A1 (en) | System and method for controlling the working line position in a gas turbine engine compressor | |
CN105370629B (zh) | Pta装置用能量回收控制方法 | |
AU2007347705B2 (en) | Anti-bogdown control system for turbine/compressor systems | |
CN106524613A (zh) | 一种变频风冷热泵机组及其控制方法、控制装置 | |
EA007890B1 (ru) | Способ и устройство для предотвращения отклонений критического параметра процесса в одной или нескольких турбомашинах | |
RU2322601C1 (ru) | Способ управления подачей топлива для газотурбинных двигателей | |
JP6222993B2 (ja) | 2軸式ガスタービン | |
US7210895B2 (en) | Turbo compressor and method of operating the turbo compressor | |
RU2806423C1 (ru) | Способ определения минимального углового положения регулируемого соплового аппарата турбодетандерного агрегата | |
FI3857070T3 (fi) | Öljyruiskutettu monivaiheinen kompressorilaite ja menetelmä sellaisen kompressorilaitteen ohjaamiseksi | |
EP2630376B1 (en) | Control of a variable speed centrifugal fan that generates underpressure | |
CN108779715B (zh) | 燃气轮机的控制装置以及燃气轮机的控制方法 | |
CN110307138B (zh) | 一种关于能量效率的多压缩机***的设计、测量和优化方法 | |
JP6684453B2 (ja) | 蒸気タービン発電機の抽気制御方法及びその制御装置 | |
RU2422682C1 (ru) | Система управления положением направляющих аппаратов компрессора двухконтурного газотурбинного двигателя | |
Lee et al. | SCO2PE operating experience and validation and verification of KAIST_TMD | |
CN112761998B (zh) | 基于机器自学习使压缩机运行在最佳工作点的控制方法 | |
CN216381530U (zh) | 用于使流体膨胀的装置 | |
RU2458257C1 (ru) | Способ защиты турбокомпрессора от помпажа | |
JP3469178B2 (ja) | 圧縮機の最適負荷制御システム | |
KR102229398B1 (ko) | 압축기 시스템 및 이의 제어 방법 | |
RU2645184C2 (ru) | Способ эксплуатации газовой турбины ниже порога ее номинальной выходной мощности | |
CN109386492B (zh) | 入口导流叶片控制装置、压缩机控制***及方法 |