Технічні науки / Автоматизовані системи управління на виробництві
УДК 681.5.037.4:620.179
д.т.н.Семенцов Г.Н.. Петеш М.О.
Івано-Франківський
національний технічний університет нафти і газу
МЕТОД ПІДВИЩЕННЯ ЗАХИСТУ І НАДІЙНОСТІ
ВІДЦЕНТРОВИХ НАГНІТАЧІВ (ВН) ГАЗОПЕРЕКАЧУВАЛЬНИХ АГРЕГАТІВ (ГПА) ДОКАЧУЮЧИХ
КОМПРЕСОРНИХ СТАНЦІЙ (ДКС) ПІДЗЕМНИХ СХОВИЩ ГАЗУ (ПСГ)
Управління магістральних газопроводів “Львівтрансгаз” володіє одними із найбільших у Європі підземними сховищами газу. Вони є стабільними та екологічно чистими джерелами постачання палива. На одному із таких підземних сховищ розміщена Більче-Волицька компресорна станція, яка забезпечує в літні періоди закачування і в зимові відкачування газу із Більче-Волицького газового сховища. Компресорна станція включає в себе на сьогоднішній день 28 газоперекачуючі агрегати Ц-6,3 та Ц-16 і інше достатньо складне технологічне обладнання. Станція підземного зберігання газу являє собою практично складну локальну газотранспорту систему, з подачею газу від 431 свердловин через ПЗГ на замірні участки та споживачам. Підземні сховища газу, які побудовані на відпрацьованих газових родовищах займають особливо важливе місце в системі транзиту газу в Європу. Вони дають можливість резервувати можливі аварійні ситуації при транспорті газу з російського Сибіру, покривають значні “піки” в зимовому споживанні. Завдяки цим сховищам, Європа практично не відчуває якихось проблем з поставкою газу, особливо в зимовий період. Активна потужність підземних сховищ до 30 млрд., що дало б можливість, крім збільшення об’єму, знизити енерговитрати, покращити характеристики відбору, скоротити термін відбору, необхідність збільшити об’єм “пасивного газу” на 6 млрд.кубометрів.
Синтез автоматизованих систем
антипомпажного захисту і регулювання ВН ГПА ДКС ПСГ є актуальною
науково-практичною задачею у зв’язку з необхідністю забезпечення безаварійної
роботи ДКС ПСГ. Проте, аналіз літературних джерел [1, 2, 3] показує недостатній
обсяг проведених досліджень в напрямку підвищення надійності методів антипомпажного
захисту ВН ГПА. Тому мета даної роботи полягає в розробці нового методу,
програмно-технічних засобів і технології для підвищення надійності захисту від
помпажу в тому числі і жорсткого помпажу ВН ГПА на засадах акустики. Об’єктом досліджень є лопатковий відцентровий нагнітач
газоперекачувального агрегату з газотурбінним приводом.
Для досягнення поставленої мети вирішені
такі задачі:
- проаналізовані існуючі методи і умови
роботи засобів акустичного контролю ГПА та встановлені інформативні параметри,
що забезпечують підвищення надійності захисту ВН ГПА від помпажу;
- експериментально досліджено характер
перетворення акустичних сигналів в залежності від запасу стійкості системи по
помпажу;
- розроблено метод однозначної
ідентифікації передпомпажного стану ВН ГПА, придатний для використання на ДКС
ПСГ;
- розроблено та впроваджено на ДКС ПСГ
«Більче-Волиця» нову систему автоматизованого акустичного контролю
передпомпажного стану ВН ГПА, яка забезпечує необхідний рівень вірогідності і
надійності захисту ВН від помпажу.
Для вирішення поставлених задач
використали аналіз вітчизняного та закордонного досвіду, положення акустичної
теорії коливань, методи кореляційного аналізу, чисельні методи математичного
аналізу, комп’ютерні інформаційні та програмні технології для реалізації розробленого алгоритму у
вигляді програмного забезпечення.
Експериментальні дослідження проведені
на ДКС ПСГ «Більче-Волиця» в складі системи автоматичного керування ГПА з
двигуном НК-16-СТ.
На рис.1 приведені графіки зміни в часі
досліджуваних параметрів під час «м’якого помпажу».
N_CT – оберти силової (вільної)
турбіни;
Кпомп – запас по помпажу;
dPконф – перепад тиску на конфузорі нагнітача;
Е – ступінь стиснення (компромування) газу;
Lpomp_3 – рівень сигналу акустичного давача №3;
Lpomp_2 – рівень сигналу акустичного давача №2;
Lpomp_1 – рівень сигналу акустичного давача №1;
Лінія
зрізу – вертикальна біла лінія, положення якої
вказує на значення
параметру стовпчик Value в момент часу
Date/Time.
Рис. 1 – Графік зміни в часі досліджуваних параметрів під час «мякого помпажу».
Бачимо, що запас по помпажу Кпомп – міняється в результаті
відпрацювання антипомпажного клапана ГПА та зміни станційного режиму. Агрегат
продовжує працювати, але потрапляє (момент 14:39:53.170 і момент 14:45:30.250) в короткочасний, на одне
коливання “мякий помпаж”.
Отже, необхідно проаналізувати
залежність сигналу з давачів від запасу по помпажу та можливість прогнозування
наближення самого явища.
Література
1.
Гостев В.І.,
Кардяков А.Ю. Двомірна фазі – система керування частотами обертання роторів
двовального двоконтурного газотурбінного двигуна на базових режимах роботи //
Вісті академії інженерних наук України. – 2002. - №2(15). – С. 44-48.
2.
Трубопровідний
транспорт газу / М.П.Ковалко, В.Я.Грудз, В.Б.Михалків, Д.Ф.Тимків, Л.С.Шлапак,
О.М.Ковалко: за редакцією М.П.Ковалка . – К.: Агенство з раціонального
використання енергії та екології, 2002. – 600 с.
3.
Гостев В.И. Синтез
нечетких регуляторов систем автоматического управления. – К.: «Радіоаматор», 2003. – 512с.