Дисертації з теми "Установка газотурбінна"

Функціонування такого складного технічного об’єкта, як газотурбінна установка (ГТУ), забезпечується при взаємодії значної кількості інформаційних технологій. інформаційна технологія управління паливним регулятором є основною при функціонуванні ГТУ. Наведемо приклади перспективного використання результатів інформаційного моніторингу сигналів в інших інформаційних технологіях ГТУ.

Створення інформаційної технології (ІТ) аналізу динаміки процесів функціонування такого складного енерготехнологічного об’єкта, як газотурбінна установка (ГТУ), потребує розробки методу побудови конструктивних моделей сигналів вимірювального контролю параметрів поточного стану технічних підсистем даного об’єкта і техніко-економічних характеристик функціонування об’єкта в цілому.

В наше время на территории Украины 90% предприятий использующих силовые ГТУ (на компрессорных станциях магистральных газопроводов) выбрасывают выхлопные газы в атмосферу, не используя их тепловой потенциал. Большой массовый расход продуктов сгорания с высокой температурой обуславливает необходимость их утилизации. Наиболее широко применимая практика утилизации высокопотенциальных энергетических ресурсов есть применение циклов паротурбинных установок. Однако применение ПТУ не всегда целесообразно из-за необходимости дополнительной постройки инфраструктуры и отсутствия потребителя тепла и электроэнергии. Таким образом утилизация высокопотенциальных сбросов ГТУ направленная на повышение эффективности самого привода за счет охлаждения атмосферного воздуха на всасывании в компрессор ГТУ приводит к снижению удельных затрат мощности на его привод от силовой турбины. Кроме того полученный холод может использоваться для охлаждения перекачиваемого на компрессорной станции природного газа.

У роботі досліджено методи підвищення ефективності ГТУ відкритокого типу із проектуванням компресора.
В работе исследованы методы повышения эффективности ГТУ открыток типа с проектированием компрессора.
In work methods of increase of efficiency of GTU of postcards of type with design of the compressor are investigated.

Традиційні теплофікаційні системи не забезпечують розрахункової економії палива і загальної ефективності. Це пов'язано, в основному, з двома причинами. Ефект економії палива від централізації теплопостачання практично зведений до нуля внаслідок того, що ККД котелень підвищений до рівня ККД енергетичних котлів. Друга складова паливного ефекту від комбінованого виробництва електричної та теплової енергії на ТЕЦ також виявилася нижче розрахункової внаслідок теплових втрат і витрат з витоками при транспорті гарячої води на великі відстані. Таким чином, будівництво нових великих ТЕЦ для покриття дефіциту теплових потужностей неминуче пов'язане з проблемою пошуків джерел фінансування. Орієнтація ж на будівництво великих котелень є безперспективним напрямом через збільшення потреб в паливі та необхідністю вирішення екологічних проблем. У цих умовах актуальною є тенденція на будівництво децентралізованих джерел електро- і теплопостачання, як правило, з використанням конверсійних газотурбінних установок. Створення таких енергоустановок, поряд з низкою переваг, таких як короткі терміни будівництва, підвищення надійності теплопостачання, використання потенціалу конверсійних підприємств та інших, має ряд недоліків, пов'язаних з труднощами їх розміщення, можливою перевитратою палива в системі і необхідністю вирішення екологічних завдань. Одним з напрямків створення високоефективних теплопостачальних систем, що поєднують позитивні якості централізованого та децентралізованого енергопостачання, є створення комбінованих децентралізованих систем теплопостачання, що включають районні ТЕЦ з комбінованим виробленням електроенергії та тепла для потреб гарячого водопостачання та її транспортування і утилізаційних ГТУ малої і середньої потужності для комбінованого виробництва електроенергії та тепла для потреб опалення. Створення таких комбінованих децентралізованих систем теплопостачання вимагає проведення великого комплексу наукових досліджень, які включають визначення їх системної теплової та паливної ефективності з урахуванням режимів теплоспоживання і кліматичних факторів, вирішення питань забезпечення надійності теплопостачання споживачів, питань розміщення, екологічного впливу на навколишнє середовище і загальної ефективності.
Одним з напрямків створення високоефективних теплопостачальних систем, що поєднують позитивні якості централізованого та децентралізованого енергопостачання, є створення комбінованих децентралізованих систем теплопостачання, що включають районні ТЕЦ з комбінованим виробленням електроенергії та тепла для потреб гарячого водопостачання та її транспортування і утилізаційних ГТУ малої і середньої потужності для комбінованого виробництва електроенергії та тепла для потреб опалення. Проведено розрахунок параметрів циклу ГТУ на номінальному режимі по відомій температурі зовнішнього повітря, ступеня підвищення тиску, ККД турбіни, потужності ГТУ і температури після КС. Також проведено розрахунках котла-утилізатора на змінних режимах. Розроблений алгоритм розрахунку, який дає можливість аналізу варіантів на вибір найбільш раціонального складу обладнання з точки зору теплової економічності ГТУ-ТЕЦ.\
One of the directions of creating highly efficient heat supply systems, combining the positive qualities of centralized and decentralized energy supply, is the creation of combined decentralized heat supply systems, including district СРР with combined heat and power generation for hot water supply and transportation. production of electricity and heat for heating needs. The calculation of the parameters of the GTU cycle at the nominal mode according to the known outside air temperature, the degree of pressure increase, turbine efficiency, GTU power and temperature after the recycling boiler. Also calculations of the boiler-utilizer on variable modes are carried out. The calculation algorithm is developed, which gives the opportunity to analyze the options for choosing the most rational composition of the equipment in terms of thermal efficiency of GTU-СРР.
ЗМІСТ ВСТУП 1 АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ 8 1.1 Стан і тенденції розвитку теплофікаційних систем 8 1.2 Аналіз виконаних досліджень по оптимізації параметрів і визначення ефективності міні-ТЕЦ 12 1.3 Висновки до розділу 15 2 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ 16 2.1 Схеми, параметри і характеристики міні-ТЕЦ на базі ГТУ малої і середньої потужності 16 2.2 Вибір розрахункових схем систем комбінованого теплопостачання 25 2.3 Висновки до розділу 31 3 РОЗРАХУНКОВИЙ РОЗДІЛ 32 3.1 Розрахунок міні-ТЕЦ в умовах змінних режимів роботи 32 3.2 Обгрунтування граничної теплової потужності міні-ТЕЦ 52 3.3 Висновки до розділу 61 4 БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ТА ОСНОВИ ОХОРОНИ ПРАЦІ 62 4.1 Заходи, які зменшують небезпеку виникнення вибухів та пожеж 62 4.2 Фізичні основи електробезпеки 65 4.3 Захист від статичної електрики 66 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ68 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 69

1. Теория авиационных газотурбинных двигателей / Ю.М. Терещенко, Л.Г. Волянская, Н.С. Кулик, В.В. Панин - К.: Книжкове вид-во НАУ, 2005. – 500 c. 2. 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. С. 80-95.
A promising direction in the development of the power engineering is the use of energy-saving technologies based on gas turbine units, which can significantly increase the efficiency of using fossil fuel. In a number of cases, the operation of a gas turbine unit is carried out at modes below the optimum in terms of efficiency. Therefore, the economic efficiency of the unit is of great interest. During the last years, gas turbine efficiencies were successfully improved by raising the compressor pressure ratio and the turbine inlet temperature. The challenge of constantly improving the gas turbine efficiency by these methods has reached a critical moment, raising of the compressor pressure ratio and the turbine inlet temperature ran up to the limit. A high level of these parameters require the using of new expensive durable heat-resistant materials.
Перспективним напрямком у розвитку енергетики є використання енергозберігаючих технологій на базі газотурбінних установок, що дозволяє значно підвищити ефективність використання викопного палива. У ряді випадків робота газотурбінного агрегату здійснюється на режимах, нижчих за оптимальний з точки зору ККД. Тому його економічна ефективність становить великий інтерес. Протягом останніх років ефективність газових турбін була успішно покращена шляхом підвищення коефіцієнта тиску компресора та температури на вході турбіни. Завдання постійного підвищення ефективності газової турбіни за допомогою цих підходів досягло критичного моменту, коли коефіцієнт тиску компресора та температура на вході турбіни піднялися до граничних значень. Високий рівень цих параметрів вимагає використання нових дорогих міцних термостійких матеріалів.

Економія традиційних видів палива є актуальною у наш час. Завдяки використанню біогазових установок отриманий біогаз ми можемо витратити на виробництво теплової і електричної енергії. Забруднення атмосфери – проблема, яка стосується кожного з нас, а при використанні даних установок ми можемо знизити викиди парникових газів в атмосферу, припинити вивіз органічних відходів на полігони їхнього поховання. В даний час спостерігається збільшення застосування ДВЗ для отримання теплової та електричної енергії. Ці автономні теплоелектростанції (когенераційні установки) відповідають найсучаснішим вимогам і мають високий ККД. Спільне виробництво тепла і електроенергії можливо, як при використанні газопоршневих двигунів, так і газових турбін. Але, за оцінками багатьох експертів, застосування турбін більш доцільно при експлуатації установок великої потужності (10 - 20 МВт), а також в тих випадках, коли цілий рік існує потреба в постійному великому споживанні теплової енергії. Така точка зору заснована на високу вартість розробки і монтажу існуючих установок іноземного виробництва. Сучасні мікро- газотурбінні установки (МГТУ) мають високу вартість, складні в обслуговуванні, експлуатації, а ремонт вимагає спеціально підготовленого персоналу. Використання в мікро- газотурбінних установках заводських вузлів, що серійно випускаються, дозволяє знизити їх вартість і переглянути існуючу думку про недоцільність їх використання.
Економія традиційних видів палива є актуальною у наш час. Завдяки використанню біогазових установок отриманий біогаз ми можемо витратити на виробництво теплової і електричної енергії. Виходячи зі зробленого аналізу існуючих конструкторських рішень газотурбінних установок і мікро газотурбінних установок найбільш придатною є радіальна доцентрова турбіна. У роботі проведено огляд і аналіз існуючих систем енергопостачання на основі газотурбінних технологій. Проаналізовано та вибрано методики розрахунку для створення мікро- газотурбінної електростанції, що використовує турбокомпресор двигуна внутрішнього згорання з можливістю роботи на різних видах газоподібного палива. Запропоновано систему автоматичного управління, що дозволяє здійснювати регулювання всіх необхідних параметрів в потрібній заданій послідовності з дотриманням заданого режиму горіння.
Saving traditional fuels is relevant today. Due to the use of biogas plants, the obtained biogas can be spent on the production of heat and electricity. Based on the analysis of existing design solutions of gas turbines and micro gas turbines, the most suitable is a radial centrifugal turbine. The paper reviews and analyzes the existing power supply systems based on gas turbine technologies. The calculation methods for the creation of a micro-gas turbine power plant using a turbocharger of an internal combustion engine with the ability to work on different types of gaseous fuel are analyzed and selected. An automatic control system is proposed, which allows to adjust all the necessary parameters in the desired set sequence in compliance with the set combustion mode
ВСТУП 1 АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ 8 1.1 Області застосування й існуючі системи автономного енергопостачання 8 1.2 Переваги та недоліки газотурбінних генераторів 10 1.3 Висновки до розділу 15 2 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ 16 2.1 Принцип роботи газотурбінних установок 16 2.2 Методика підбору турбокомпресора ДВЗ, для використання в МГТУ в якості головного робочого органу двигуна 20 2.3 Методика розрахунку термодинамічних параметрів газового потоку в жарову трубу МГТУ 30 2.4 Висновки до розділу 42 3 РОЗРАХУНКОВИЙ РОЗДІЛ 43 3.1 Розрахунок параметрів камери згоряння при використанні різних видів палива на газотурбінній установці 43 3.2 Методика розрахунку камери згоряння для багатопаливної МГТУ 46 3.2.1 Розрахунок паливної форсунки і тиску подачі пропан-бутану або біогазу в камеру згоряння 46 3.2.2 Розрахунок геометричних параметрів жарової труби камери згоряння 58 3.2.3 Розрахунок геометричних параметрів камери згоряння 64 3.3 Розрахунок параметрів силової турбіни 69 3.4 Розробка системи управління 70 3.5 Розрахунок ККД газотурбінної установки 74 3.6 Висновки до розділу 75 4 БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ТА ОСНОВИ ОХОРОНИ ПРАЦІ 76 4.1 Основні вимоги безпеки до улаштування та експлуатації технологічного обладнання 76 4.2 Особливості електротравматизму, електричний струм як чинник небезпек 80 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 81 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 82

Виконана робота стосується транспортування газу, яка є важливою складовою паливно-енергетичного комплексу України та температури повітря перед входом в компресор, яка приводить до підвищення потужності і КПД газоперекачувального агрегату (ГПА), який досягається за допомогою паро ежекторної холодильної машини (ПЕХМ).

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спе-ціальністю 05.05.03 – двигуни та енергетичні установки. – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут». – Харків, 2017. Дисертаційна робота присвячена вибору схеми та параметрів силової енергетичної установки для утилізації попутного нафтового газу. В роботі проаналізовано можливість використання різних силових установок для утилізації попутного нафтового газу. Розроблено схеми енергогенеруючих установок з використанням газо-турбінних і газопоршневих двигунів внутрішнього згоряння для виробництва еле-ктричної енергії за рахунок утилізації попутного нафтового газу на нафтовидобувних і нафтопереробних підприємств. Використано енергоексергетичний метод для оцінки ефективності запропонованих схем. Проведено економічний аналіз доцільності побудови енергогенеруючих потужностей, що будуть споживати попутний нафтовий газ з аналізом чутливості для таких параметрів як зміна ціни на електроенергію та вплив високих температур навколишнього середовища. При зміні температури навколишнього середовища з +15 до +45 °С кількість енергії, що виробляється для проекту А буде зменшуватися на 26%, для проекту В – на 10,9%. Визначено, що попри більшу вартість проекту В ($2 843 009.55) супроти проекту А ($1 964 434.69), термін окупності складає: для проекту А – 6 років, 1 місяць; для проекту В – 3 роки, 8 місяців. Обґрунтована доцільність використання поршневого ДВЗ у складі енергогенеруючої установки.
Thesis for the degree of candidate of technical sciences by specialty 05.05.03 - engines and power units. - National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute". - Kharkiv, 2017. The thesis is devoted to the choice of the scheme and parameters of the power plant for utilization of associated petroleum gas. The paper analyzes the possibility of using various power plants for utilization of associated petroleum gas. The schemes of power units using gas turbine and gas piston internal combustion engines to generate power electricity have been developed by using associated petroleum gas in oil refinery. The anergy-exergy method was used to analys the effectiveness of the proposed schemes. An economic analysis of the feasibility of constructing power generating capacities that will consume the associated oil gas with an analysis of sensitivity for such parameters as a change in the price of electricity and the impact of high ambient temperatures has been carried out. If the ambient temperature is changed from +15 to + 45 ° C, the amount of energy generated for Project A will be reduced by 26%, for Project B - by 10.9%. It is determined that despite the high cost of Project B ($ 2,843,009.55) against Project A ($ 1964,434.69), the payback period is: for Project A - 6 years, 1 month; For Project B - 3 years, 8 months. The expediency of using the piston-internal ICE as part of the power generating unit is substantiated.

У газотурбінних установках, насосних і компресійних машинах маслоохолоджувачі забезпечують відвід тепла, отриманого маслом у підшипниках, редукторних передачах і інших елементах. Охолодження масла проводиться водою або в апаратах повітряного охолодження (АВО). Теплообмін між маслом і повітрям або водою здійснюється в кожухотрубчастих багатоходових маслоохолоджувачах з кільцевими або сегментними перегородками між ходами.

Дисертацію присвячено удосконаленню методів керування неусталеними неізотермічними режимами газотранспортних систем на компресорних станціях і в лінійній частині трубопроводу. Проведено аналітичні дослідження термогазодинамічних процесів у складних системах. Встановлено закономірності розподілу потоку газу при змінних геометричних характеристиках і характеру гідравлічного опору, що дозволило створити новий концептуальних підхід до створення моделі керування режимами: а) математичну модель транспортної мережі з використанням методу ув’язки по вузлам; б) математичну модель газотранспортної мережі без компресорних станцій з використанням методу ув’язки по контурах із урахуванням та вибором початково-граничних умов. Створена модель керування газопотоками і формування параметрів оптимального керування. Встановлено характерні зв’язки між параметрами нестаціонарних процесів у газотранспортних системах для визначення критеріїв нестаціонарності режимів роботи лінійної частини газопроводу, а також введені критерії нестаціонарності при розрахунках режимів роботи газотранспортної системи в цілому. Розроблено класифікацію експлуатаційних режимів та розроблено методику розрахунку нестаціонарних режимів за критерієм мінімальної тривалості перехідних режимів. На основі цих математичних моделей побудовані алгоритми і програми розрахунку нестаціонарних режимів роботи газопроводів при наявності компресорних станцій і відводів, а також проведено розрахунок мінімальної витрати наливного газу для підтримки заданого тиску. Проведені аналітичні дослідження процесів пуску і зупинки компресорних станцій для вибору математичних моделей нестаціонарних процесів і врахування температурних режимів з метою забезпечення оптимального керування експлуатаційними режимами. Даний підхід дозволив розробити моделі і принципи їх реалізації для режимів роботи складної газотранспортної системи, рівномірного завантаження різнотипних газоперекачувальних агрегатів на компресорних станціях з метою мінімальних витрат паливного газу при максимальних поставках газу споживачам.
Диссертация посвящена усовершенствованию методов управления неустановившимися неизотермическими режимами газотранспортных систем на компрессорных станциях и в линейной части трубопровода. Во вступлении обоснована актуальность темы исследований, показана ее связь с научными планами, программами, освещены научная новизна и задачи исследований, научное и практическое значение полученных результатов, дается общая характеристика работы. Приведена информация об апробации работы, ее внедрении, раскрыв личный вклад автора. Подытоживая выполненные исследования можно сделать вывод: полная математическая модель дает возможность зафиксировать ряд явлений, которые возникают во время пуска газопровода - это колебание газа в начальный момент, перемещение нагретого газа вдоль участка магистрального газопровода, колебание температуры в произвольном сечении трубы после прохождения фронта нагретого газа й много других факторов. На основании разработанных математических моделей построены алгоритмы и программы расчета нестационарных режимов работы газопроводов при наличии компрессорных станций и от водов, а также проведен расчет минимальных затрат топливного газа для поддержания заданного давления. Проведены аналитические исследования процессов пуска - остановки компрессорных станций для выбора математических моделей нестационарных процессов и учета температурных режимов с целыо обеспечения оптимальною управления эксплуатационными режимами. Данный подход позволил разработать модели и принципы их реализации для управления режимами работы сложной газотранспортной системы, равномерной загрузки разнотипных газоперекачивающих агрегатов на компрессорных станциях с целью минимальных расходов топливного газа при максимальных поставках газа потребителям.
Dissertation is dedicated to the improvement of gas transporting systems unsettled non-isothermal modes management methods in the compressor stations and linear parts ol the pipelines. Analytical research of the thermal-gas-dynamic processes in complex systems has been conducted. Gas streams distribution regulations under conditions of changing geometrical characteristics and the character of hydraulic resistance have been exposed, that allowed to create the mathematical model of gas-transporting network computation by using the method of binding contour and the method of binding nodes, taking into consideration various initial and boundary conditions. The mathematical model of gas streams control and optimum gas streams management parameters forming has been created. The distinctive correlation between non-stationary processes in the gas-transporting systems parameters have been determined, that allowed to establish the criteria of non-stationary behavior of the linear part of the pipeline operating modes, ai well as to determine the complete gas-transporting system operating modes non-stationari criteria. The gas-transporting systems operating modes classification has been developed as well as the methodology of computation of the non-stationary operating modes of the gas-transporting systems using the criteria of transitory modes minimal duration have beer created. The given approach allowed developing models and principles of their realization for the complex gas-transporting system operating modes, and equal load of differen types of compressor stations gas-pumping equipment with the purpose of gas fuel minimal consumption and maximal gas delivery to the customers.

Для підвищення ефективності експлуатації магістральних газопроводів удосконалено методику прогнозування зниження аварійного ризику. Розглянуті сучасний стан, проблеми і перспективи прогнозування залишкового ресурсу магістральних газопроводів на пізній стадії експлуатації. Запропоновано новий підхід до інтегральної оцінки залишкового ресурсу окремої дільниці трубопроводу та обладнання компресорної станції, що грунтується на закономірностях кінетики втомного руйнування. Проведено огляд напрямків створення малотоксичних камер згорання з урахуванням сучасних тенденцій розвитку газотурбінних технологій з орієнтацією на газотурбінні газоперекачуючі агрегати (ГПА). Обґрунтовано і доведено перспективність реалізації під час створення малотоксичних камер згоряння модульного типу на базі використання унікальних конструктивних і аеродинамічних особливостей насадка Борда. Досліджено можливість використання вторинних енергоресурсів шляхом виробництва рідкої вуглекислоти на компресорних станціях магістральних газопроводів. Науково обгрунтовано і впроваджено під час проектування компресорних станцій газопроводів комплекс заходів та обладнання щодо зниження їх рівня шуму. З урахуванням результатів лабораторних досліджень розроблені методики розрахунку акустичної ефективності конструкцій шумоглушників-утилізаторів випускних газів газоперекачувальних агрегатів.
Диссертация посвящена решению проблемы повышения эффективности магистральных газопроводов на поздней стадии эксплуатации. Выполнен анализ состояния отечественных магистральных газопроводов. Установлено, что газопроводы и компрессорные станции эксплуатируются от пятнадцати до пятидесяти лет, что приводит к учащению их отказов. Установлены основные причины и последствия отказов. Для повышения эффективности эксплуатации магистральных газопроводов усовершенствована методика прогнозирования снижения технических и экологических рисков. При исследовании аварийного риска при эксплуатации магистральных газопроводов необходимо проводить ранжировку отдельных участков частотным расчетом. Показано, что анализ риска на газотранспортных системах должен включать четыре взаимосвязанных этапа: на первом этапе определяют основные потенциальные опасности; на втором проводят анализ и количественную оценку возможных последствий от аварий, на третьем - проводят частотный анализ возможных аварий, а на четвертом -рассчитываются ожидаемые убытки и потери от отдельных аварий, а также величина прогнозирования риска. Рассмотрены современное состояние, проблемы и перспективы прогнозирования остаточного ресурса трубопроводов. Предложен новый подход к интегральной оценке остаточного ресурса участка трубопровода, базирующийся на закономерностях накопления усталостного повреждения. Разработана методика оценки остаточного ресурса газотрубопроводов и приведено прогнозирование ресурса газопровода с учетом пульсаций давления. Проведено прогнозирование остаточного ресурса оборудования компрессорных станций. Для этого разработан метод построения функций изменения диагностического параметра и выбран коэффициент полезного действия (КПД). Определен остаточный ресурс отдельного газоперекачивающего агрегата компрессорной станции и оценено критическое значение коэффициента полезного действия. Выполнен обзор направлений создания малотоксичных камер сгорания с учетом современных тенденций развития газотурбинных технологий с ориентацией на газотурбинные газоперекачивающие агрегаты (ГПА). Анализ эмиссионных характеристик N0х і СО выполнен по результатам промышленных испытаний газотурбинных ГПА, начиная с агрегатов первого поколения установок современного типа. Показано, что в практике создания и доводки малотоксичных камер сгорания сложилось три основных направления: разработка малотоксичных горелок с последующей доводкой созданных на их основе камер сгорания (последовательная схема); одновременная доводка рабочего процесса горелочных систем и соответствующих конструкций камер сгорания (параллельная схема); отработка конструкции камеры в целом в соответствии с той или иной концепцией ее реализации (интегральная схема). Обоснована и показана перспективность реализации при создании малотоксичных камер сгорания модульного типа на основе использования уникальных конструктивных и аэродинамических особенностей насадка Борда. Исследована возможность производства жидкой углекислоты на компрессорных станциях магистральных газопроводов. Приведены существующие технологические схемы получения углекислоты из дымовых газов котельных на углекислотных заводах и на установках различных производств. Даны основные технико-экономические характеристики блочно-комплектной углекислотной установки, создаваемой из импортного оборудования на компрессорных станциях газопроводов. Научно обоснован и внедрен при проектировании компрессорных станций газопроводов комплекс мероприятий и оборудования по снижению их уровня шума. С учетом результатов лабораторных исследований разработаны методики расчета акустической эффективности конструкций шумоглушителей-утилизаторов выхлопных газов газоперекачивающих агрегатов. Приведены основные энергетические и акустические характеристики шумоглушителей-утилизаторов для ГПА.
To increase the efficiency of exploitation of the main gas pipelines the method of prognostication the emergency risk is improved. It has been considered the modem state problems and prospects of prognostication the remaining resource of the main gas pipelines on the late stage of exploitation. The review of directions of creation of low toxic combustion chambers is executed in view of modem tendencies of development of gas turbine know-how basically with orientation to gas turbine and compressor units (GTCU). A complex of measures and equipment for noise reduction has been scientifically grounded and implemented during designing of gas pipeline compressor stations. Taking into account the results of laboratory research, methods of calculation of acoustic efficiency of the muffIers-utilizators of exhaust of gas-compressor units have been elaborated. Possibility of liquid carbonic acid production on compressor stations of gas-main pipelines is studied. Existing process diagrams of liquid carbonic acid production from furnace gases of carbonic acid plants and other production units are given.

У газотурбінних установках (ГТУ) витрати енергії на власні потреби складають значну частку корисної роботи установки. Одним із шляхів підвищення ефективності ГТУ, що працюють за відкритим циклом, може бути реалізоване шляхом застосування комбінованих парогазових циклів, які складаються з ГТУ та паротурбінної установки, робота якої спрямована на утилізацію тепла продуктів згоряння після детандеру.

Карпенко С. В. Нормалізація впливу на довкілля шуму та викидів забруднюючих речовин компресорних станцій магістральних газопроводів : дис. канд. техн. наук : 21.06.01 / Карпенко Сергій Володимирович – Київ, 2021. – 232 с.
Дисертаційна робота присвячена підвищенню ефективності засобів та методів нормалізації впливу на довкілля шуму та викидів забруднюючих речовин компресорних станцій магістральних газопроводів. У роботі досліджувались методи очищення лопаток ротора та направляючого апарату компресора ГТУ від забруднень на основі застосування екологічно чистих матеріалів, а також чинники та джерела фізичного і хімічного забруднення атмосферного повітря на компресорних станціях магістральних газопроводів. Теоретично обґрунтовано та експериментально доведено можливість застосування полідисперсних гранул аморфного льоду для очищення поверхні лопаток осьових компресорів ГТУ від забруднень під час їх технічного обслуговування та ремонту, що реалізується за рахунок кумулятивного ефекту гранул при контакті з твердою поверхнею лопаток. Розроблено та запатентовано пристрій для отримання гранул льоду полідисперсного складу розміром від 2 до 5 мм. та спеціальний пристрій для очищення поверхонь крижаними гранулами. Показано, що ГПА у цілому є комплексними та стаціонарними джерелами шуму, вони досліджені експериментально та із застосуванням обчислювальної моделі. Отримані залежності рівнів звуку від параметру ефективного опору потоку σe, який застосовується для визначення імпедансу покриття поверхні, що відбиває звукові промені, значення якого в залежності від типу поверхні досліджені (σe=10 - 20000 кПа с/м2) і наведені в роботі. Удосконалено модель обчислення концентрацій забруднення повітря викидами стаціонарних джерел компресорних станцій шляхом уточнення ефективної висоти джерел викиду за відсутності вертикальної складової швидкості об’єму газів, що витікає з гирла джерела в одиницю часу, та спливання газів тільки за рахунок термогравітаційної конвекції, яка виникає унаслідок різниці температур між об’ємом газів, що витікає, та навколишнього повітря.
The dissertation work is devoted to increase of efficiency of means and methods to regulate the influence on environment of noise and pollutants emissions from the main gas pipelines if compressor stations. The cleaning methods of the rotor blades and compressor apparatus of gas turbines from pollution have been studied by the application of environmentally friendly materials, as well as factors and sources of physical and chemical air pollution from main gas pipelines of compressor stations. The possibility of using polydisperse granules of amorphous ice to clean the surface of the blades of axial compressors of gas turbines from contamination during their maintenance and repair, which is realized due to the cumulative effect of granules in contact with the solid surface of the blades, is theoretically substantiated and experimentally proved. A device for obtaining ice granules of polydisperse composition with a size of 2 to 5 mm has been developed and patented. and a special device for cleaning surfaces with ice granules. It is shown that gas pumping units in general are complex and stationary noise sources, they are studied experimentally and using a computational model. The dependences of sound levels on the parameter of effective flux resistance σe, which is used to determine the impedance of the surface coating that reflects sound rays, the values of which depending on the type of surface were studied (σe = 10-20000 kPa s/m2) and are given in the work. The model for calculation of air pollution concentrations by emissions from stationary sources of compressor stations has been improved by specifying the effective height of emission sources in the absence of a vertical component of the gas volume flowing from the mouth of the source per unit time and gas uplift only Archimedes in the gravitational field due to the temperature difference between the volume of exhaust gases and the ambient air. The possibility of cleaning the surface of the blades of axial compressors of gas turbine units from contamination during their maintenance and repair with the use of amorphous ice granules, devices for obtaining ice granules and installation for their use to clean the blades of axial compressors installations. Fuel samples were developed from compositions of fallen leaves with coal, oil shale and oil products waste, which allowed the utilization of waste oils from gas turbine units of gas pumping units of compressor stations and fallen leaves.

Dissertation for the candidate degree in specialty 05.05.03 "Engines and Power Plants". - National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute ", Kharkiv 2017. The thesis is devoted to actual problem - the selection of schemes and power parameters of the power plant for utilization of associated gas. The problem of associated gas flaring continuously rising international conferences on conservation of the environment are held under the auspices of the UN and the World Bank. In particular, the World Conference on Climate in Paris (COP21) in 2015, and was nominated Global Initiatives to eradicate the practice of flaring of associated gas in the oil industry. Worldwide, it was supported by 45 oil companies, governments and other parties through which CO2 emissions can be reduced by 100 million tons per year. The adopted program "Zero Routine Flaring by 2030" provides end to the practice of burning of associated gas by 2030. This Initiatives supported and Iraq, which in 2015 take the second place in the world with the burning of associated gas in flares. Associated petroleum gas is 2% of product yield refineries in Iraq. Given the number of refineries and their power daily when they are flaring loss a lot of energy and is a significant pollution of the territory not only as chemical emissions but as a heat is released during the combustion of associated gas. The work uses a comprehensive approach to the selection circuit and power parameters power plant for utilization of associated gas. The possible options for the utilization of associated gas. According to the options two power plants are taken the first one based on gas turbine engine and the second based on gas turbine engine and a piston engine. The question examined in terms of exergic-anergy balance installation and obtain the best technical and economic performance, taking into account the climatic characteristics of Iraq The features of physical and chemical composition of associated petroleum gas in the refinery in Iraq, in particular methane determined the number, the method of firm Caterpillar. The methane number of the gas fuel affects the choice piston power plant. Significant impact on the choice of installing recycling schemes associated gas temperature features render the region. For their consideration set average temperature for the region. Conducted thermal calculations allowed to analyze the impact of environmental temperature on performance of power plants and conduct a feasibility study best selection circuit installation. Implementation exergic-anergy balance for power plants proposed scheme has allowed to confirm significant reduction in thermal pollution and show the most attractive from that perspective scheme. Economic calculations allowed to determine the payback period of the projects and installations prove the economic feasibility of their construction. The most economically attractive project. The analysis of the economic risks of sensitivity to changes in prices of electricity and to changes in ambient temperature. Similar calculations of sensitivity analysis performed for the two plants power plants. Based on the analysis, commissioned by the Iraqi side was developed based business project for energy generation capacity on the basis of energy utilization units. The results of the study will not only get the necessary electrical energy that can be used not only in the enterprise, but also to improve the environment in accordance with international agreements. The results of the research will be used in the construction of new units in the refineries in Iraq according to a letter from the Ministry of Industry and minerals.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.03 «Двигуни та енергетичні установки» (14 – Електрична інженерія). – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2017. Дисертаційна робота присвячена актуальному питанню - вибору схеми та параметрів силової енергетичної установки для утилізації попутного нафтового газу. Проблема спалювання попутних газів постійно підіймається на міжнародних конференціях зі збереження навколишнього середовища які проходять під егідою ООН та Всесвітнього банку. Зокрема, на Всесвітній конференції з клімату в Парижі (COP21) у 2015 році, була висунута та підтримана глобальна ініціатива з викорінення практики спалювання попутного газу в нафтовій промисловості. В усьому світі її підтримали 45 нафтових компаній, урядів та інших сторін завдяки яким викиди CO2 можуть скоротитись на 100 мільйонів тонн на рік. Прийнята програма “Zero Routine Flaring by 2030” передбачає покінчити з практикою спалювання супутнього нафтового газу до 2030 року. Цю ініціативу підтримала і держава Ірак, яка на 2015 рік займала друге місце у світі зі спалювання попутних газів у факелах. Попутний нафтовий газ складає 2% від виходу продуктів нафтопереробного підприємства в Іраку. Враховуючи кількість нафтопереробних підприємств та їх потужності, щоденно, при його спалюванні у факелах, втрачається велика кількість енергії та відбувається значне забруднення навколишньої території не тільки хімічними викидами а і теплотою яка виділяється при згорянні попутного нафтового газу. У роботі використано комплексний підхід до вибору схеми та параметрів силової енергетичної установки для утилізації попутного нафтового газу. Розглянуто можливі варіанти утилізації супутнього нафтового газу. Серед варіантів взято енергетичну установку на базі газотурбінного двигуна та установку на базі газотурбінного двигуна який діє сумісно з поршневим двигуном. Поставлене питання розглянуто з точки зору енерго-ексергетичного балансу установки та отримання найкращих техніко-економічних показників з урахуванням кліматичних особливостей регіону держави Ірак. Розглянуто особливості фізико-хімічного складу супутнього нафтового газу на нафтопереробному заводі держави Ірак, зокрема проведено визначення метанового числа, за методикою фірми Caterpillar. Метанове число газового палива впливає на вибір поршневої енергетичної установки. Значний вплив на вибір схеми установки з утилізації супутнього нафтового газу оказують температурні особливості регіону. Для їх урахування визначено середню температуру для регіону. Проведені теплові розрахунки дозволили проаналізувати вплив температури навколишнього середовища на показники енергетичних установок та провести економічне обґрунтування обрання найкращої схеми установки. Виконання енерго-ексергетичного балансу для запропонованих схем енергогенеруючих установок дозволило підтвердити значне зменшення теплового забруднення навколишнього середовища та вказати на найбільш привабливу з цієї точки зору схему. Економічні розрахунки дозволили визначити термін окупності запропонованих проектів установок та довести економічну доцільність їх побудови. Визначено найбільш економічно привабливий проект. Проведено аналіз економічних ризиків чутливості до зміни ціни електроенергії та до зміни температури навколишнього середовища. Подібні розрахунки аналізу чутливості проведено для заводів з двома енергетичними установками. На основі проведеного аналізу, на замовлення Іракської сторони, було розроблено основу бізнес проекту для енергогенеруючих потужностей на базі енергетичних утилізаційних установок. Виконання результатів дослідження дозволить не тільки отримати необхідну електричну енергію, яку можна використовувати не тільки на підприємстві, а і покращити стан навколишнього середовища у відповідності до міжнародних домовленостей. Результати дисертаційного дослідження будуть використані при будівництві нових енергоблоків на нафтопереробних заводах Іраку згідно листа від Міністерства промисловості і природних ресурсів.

Авторами сформулирована общая постановка задачи о тепловом состоянии укрытия ГТУ и разработана соответствующая обобщённая математическая модель (ММ). C помощью варианта разработанной ММ численно решена задача о трёхмерном турбулентном квазистационарном течении двух однокомпонентных сред переменной плотности (охлаждающего воздуха и выхлопных газов) в проточных частях укрытия и улитки соответственно, отделённых друг от друга и окружающей среды непроницаемыми стенками, с учётом смешанного конвективного теплообмена, лучистого теплообмена и теплопроводности через стенки. Выполнено два расчёта с использованием гипотез об отсутствии и о наличии утечки выхлопных газов из корпуса ГТУ в районе турбины высокого давления. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/31343

Порівняння характеристик глибокого охолодження повітря на вході ГТУ для різного типу клімату = Comparison of characteristics of deep air cooling at the GTU inlet in different climat type / М. І. Радченко, Є. І. Трушляков, Б. С. Портной, С. А. Кантор, Я. Зонмін // Матеріали XI міжнар. наук.-техн. конф. "Інновації в суднобудуванні та океанотехніці". В 2 т. – Миколаїв : НУК, 2020. – Т. 1. – С. 452–455.
Анотація. Досліджено ефективність глибокого охолодження повітря на вході ГТУ. Порівнюються потреби в питомій холодильній потужності тепловикористовуючих холодильних машин та градирень для їх охолодження. Показано, що охолодження повітря до 10 ºС порівняно з його традиційним охолодженням до 15 ºС потребує збільшення необхідної кількості холоду у 1,7…2,0 рази та потужності градирень у 2,6…3,0 рази для клімату України, тоді як для КНР – 1,25…1,3 і 1,5…1,6 рази, відповідно.
The efficiency of deep air cooling at the gas turbine inlet has been investigated. The requirements for specific refrigerating capacity of exhaust heat conversion refrigerating machines and cooling towers for their cooling are compared. It has been shown that air cooling to 10 °C, in comparison with its traditional cooling to 15 °C, requires an increase in the required amount of cold by 1.7...2.0 times and the capacity of cooling towers by 2.6...3.0 times for the climate of Ukraine, while for the PRC – 1 25...1.3 and 1.5...1 , 6 times, respectively.

У роботі науково обґрунтована концепція аеротермогазодинамічної інте-грації триконтурного газотурбінного двигуна з турбовентиляторною пристав-кою та ступінчастої мотогондоли авіаційної силової установки. Створено нау-ково-методичний апарат для аналізу процесу аеротермогазодинамічної інтегра-ції багатоконтурних турбореактивних двигунів із заднім розташуванням турбо-вентиляторної приставки і мотогондоли авіаційної силової установки. Створено теоретичні основи аеротермогазодинамічної інтеграції багатоконтурного тур-бореактивного двигуна з турбовентиляторою приставкою та мотогондоли сило-вої установки із управлінням примежовим шаром на поверхні мотогондоли га-зогенераторного модуля. На основі результатів розрахунково-експериментальних досліджень отримані рекомендації щодо обгрунтування вимог до аеротермогазодинамічної інтеграції ступінчастої мотогондоли та газотурбінного двигуна з турбовентиля-торною приставкою авіаційної силової установки та визначення оптимальних значень параметрів робочого процесу триконтурного газотурбінного двигуна відповідно до розрахункових умов польоту.
В работе научно обоснована концепция аэротермогазодинамической ин-теграции трехконтурного газотурбинного двигателя с турбовентиляторной при-ставкой и cтупенчатой мотогондолы авиационной силовой установки. Создан научно-методический аппарат для анализа процесса аэротермогазодинамичес-кой интеграции многоконтурных турбореактивных двигателей с задним распо-ложением турбовентиляторной приставки и мотогондолы авиационной силовой установки. Созданы теоретические основы аэротермогазодинамической интег-рации многоконтурного турбореактивного двигателя с турбовентиляторной приставкой и мотогондолы силовой установки с управлением пограничного слоя на поверхности мотогондолы газогенераторного модуля. Впервые создана методика использования управления пограничным сло-ем на поверхности мотогондолы газогенератора с целью снижения внешнего аэродинамического сопротивления авиационной силовой установки и улучше-ние тягово-экономических характеристик авиационных двухконтурных и трех-контурных турбореактивных двигателей. Впервые получены общие теоретиче-ские зависимости, характеризующие совместную работу модуля мотогондолы с управлением пограничного слоя и принципиально нового типа газотурбинного двигателя с турбовентиляторной приставкой. Разработаны теоретические осно-вы графоаналитического метода определения оптимальных параметров турбо-вентиляторной приставки и мотогондолы газогенератора двухконтурных и тре-хконтурных газотурбинных двигателей, которые позволяют решать задачи оп-тимизации параметров турбовентиляторной приставки. На основе результатов расчетно-экспериментальных исследований полу-чены рекомендации по обоснованию требований к аэротермогазодинамической интеграции параметров мотогондолы и газотурбинного двигателя с турбовен-тиляторной приставкой авиационной силовой установки и определения опти-мальных значений параметров рабочего процесса трехконтурного газотурбин-ного двигателя в соответствии с расчетными условий полета.
The concept of aerothermogasdynamic integration of a double bypass gas tur-bine engine with a turbofan unit and a stepped engine nacelle of an aircraft power plant is scientifically grounded in the work. A scientific and methodological appara-tus has been created for analyzing the process of aerothermogasdynamic integration of multi-pass turbojet engines with a rear-mounted turbofan unit and engine nacelle of an aircraft power plant. The theoretical foundations of aerothermogasdynamic in-tegration of a multi-pass turbojet engine with a turbofan unit and a power plant na-celle with boundary layer control on the surface of the engine nacelle of a gas genera-tor module have been created. Based on the results of computational and experimental studies, recommenda-tions were obtained to justify the requirements for aerothermogasdynamic integration of a stepped engine nacelle and gas turbine engine with a turbofan unit of an aircraft power plant and determine the optimal values of the process parameters of a of dou-ble bypass gas turbine engine in accordance with the calculated flight conditions.