МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ СИСТЕМИ «НАГНІТАЧ ПРИРОДНОГО ГАЗУ – АНТИПОМПАЖНИЙ КЛАПАН»
Ключові слова:
стійкість, помпаж, процес, керування, тиск, витрата, температура, синтез, захист.Анотація
Однією із найважливіших проблем при експлуатації газоперекачувальних агрегатів (ГПА) природного газу є забезпечення стійкої їх роботи. У тому випадку, коли з певних причин відбувається зменшення витрати природного газу через відцентровий нагнітач (ВЦН), відбувається збільшення тиску за ВЦН і подальше зменшення масової витрати, що тягне за собою зміну структури газового потоку, тобто виникає явище помпажу. Явище помпажу супроводжується коливанням тиску, швидкості та витрати природного газу вздовж тракту ВЦН; зменшенням частоти обертання ротора; зростанням температури перед і за ВЦН. Шляхом аналізу попередніх публікацій встановлено, що нагнітач не розглядався як кібернетична система у термінах «вхід-вихід». На основі рівнянь збереження кількості руху, збереження кількості речовини та рівняння балансу моментів нагнітача створена блок-схема взаємодії обчислювальних процедур при числовому моделюванні роботи відцентрового нагнітача, проведений синтез математичної моделі та перевірка її адекватності, шляхом визначення коефіцієнта кореляції, за допомогою програмного продукту Matlab. Отримана математична модель представляє ВЦН у вигляді динамічної системи, в якій встановлюються функціональні взаємозв’язки між вхідними і вихідними величинами, що дає змогу інтегрувати розроблену модель до моделі «газоперекачувальний агрегат – мережа». Остання обставина відкриває можливості для
використання таких адекватних математичних моделей в синтезі автоматичних систем антипомпажного захисту, що забезпечить більш стійку роботу ГПА природного газу при їх експлуатації.
Завантаження
Посилання
2 Боднер В. А. Автоколебания в системе, содержащей компрессор / В. А. Боднер // В кн.: Инженерный сборник. – М.: Изд-во АН СССР, 1950. – Т. VI. – С. 177 – 184.
3 Казакевич В. В. Автоколебания (помпаж) в компрессорах / В. В. Казакевич. – М.: Машиностроение, 1974. – 265 с.
4 Moor F. K. A theory of rotating of multistage compressor / F. K. Moor // J. Eng. Gas Turbines Power Trans ASME. – 1984. – No 106. – pp. 313 – 349.
5 Moor F. K. A theory of post-stall transients in axial flow compressor / F. K. Moor, E. M. Greitzer // J. Eng. Gas Turbines Power Trans ASME. – 1986. – No 108 (1). – pp. 68 – 76.
6 Greitzer E. M. Surge and rotating stall in axial flow compressor: Part 1. Theoretical compression System model / E. M. Greitzer // J. Eng. Gas Turbines Power Trans ASME. – 1976. – No 98. – pp. 190 – 198.
7 Venturini M. Development and experimental validation of a compressor dynamic model / M. Venturini // Journal of Turbomachinery. – 2005. – No 127. – pp. 599 – 608.
8 Arnulfi G. L. Extensive study on the control of centrifugal compressor surge / G.L. Arnulfi, F. Blanchini, P. Giannattasio, D. Micheli, P. Pinamonti // Journal of Power and Energy. – 2006. – No 220. – pp. 289 – 304.
9 Dremin I. M. Precursors of stall and surge processes in gas turbines revealed by wavelet analysis / I. M. Dremin, V. I. Furletov, O. V. Ivanov, V. A. Nechitailoa, V. G. Terziev // Control Engineering Practice. – 2002. – No 10. – pp. 599 – 604.
10 Горбійчук М. І. Математичне моделювання явища помпажу у відцентровому нагнітачі природного газу / М. І. Горбійчук, М. І. Когутяк, А. І. Лагойда, Н. В. Ткачешак // Нафтогазова енергетика. – 2016. – № 1 (25). – С. 44 – 48.
11 СОУ 60.3-30019801-011:2004. Компресорні станції. Контроль теплотехнічних та екологічних характеристик газоперекачувальних агрегатів. – Чинний від 01.02.2005. – К.: ДК „Укртрансгаз”, 2004 – 117 с.
12 Страхович К. И. Компрессорные машины: учебник / К. И. Страхович, М. И. Френкель, И. К. Кондрашов, В. Ф. Рис. – М.: Госиздат. торговой литературы, 1961. – 327 с.
13 Трубопровідний транспорт газу: монографія. / М. П. Ковалко, В. Я. Грудз, В. Б. Михалків, Д. Ф. Тимків, Л. С. Шлапак, О. М. Ковалко. – Київ: Арена Еко, 2002. – 600 с.
14 Альбом приведенных характеристик нагнетателей Невского машиностроительного завода: каталог. – М.: ВНИИгаз, 1964. – 88 с.
15 Горбійчук М. І. Індуктивний метод побудови математичних моделей газоперекачувальних агрегатів природного газу / М. І. Горбійчук, М. І. Когутяк, Я. І. Заячук // Нафтова і газова промисловість. – 2008. – № 5. – С. 32 – 35.
16 Горбійчук М. І. Метод синтезу емпіричних моделей на засадах генетичних алгоритмів / М. І. Горбійчук, Я. І. Когутяк, О. Б. Василенко, І. В. Щупак // Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ. – 2009. – № 4(13). – С. 72-79.
17 Быкова В. Насколько быстрым должен быть контроллер, чтобы предотвратить помпаж в компрессоре [Электронный ресурс] / В. Быкова // ООО «Инвенсис Проусесс Системс»: техническая статья. – Электронные данные. – [Россия, Москва: ООО «Инвенсис Проусесс Системс», 2012]. – Режим доступа: http://docplayer.ru/299698-Naskolko-bystrymdolzhen-byt-kontroller-chtoby-predotvratitpompazh-v-kompressore.html. – Название с экрана.
18 Суриков В. Н. Пути развития противопомпажных клапанов [Электронный ресурс] / В. Н. Суриков, С. Л. Горобченко, Н. Г. Голубев // Трубопроводная арматура и оборудование (ТПА): международный журнал. – Электронные данные. – [Россия, Санкт-Петербург: ООО «Валверус-ТПА», 2013]. – № 6 (69). – Режим доступа: http://www.valverus.info/popular/3184-puti-razvitiya-protivopompazhnyh-klapanov.html.
– Название с экрана.
.png)
