ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АППАРАТОВ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ - Студенческий научный форум

IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АППАРАТОВ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение Актуальность

На сегодняшний день аппараты воздушного охлаждения являются одной из основных вспомогательных устройств на любом нефтеперерабатывающем заводе и нефтехимическом предприятии. Стоить задумываться об увеличении эффективности и надежности аппаратов воздушного охлаждения.

Цель работы

Изучить способы повышения эффективности аппаратов воздушного охлаждения, которые распространены в настоящее время, произвести патентный поиск, сделать выводы и подвести итоги по исследовательской работе.

Методы исследования

Исследование выполнено с помощью теоретических методов. Теоретическое исследование выполнено на основе использования опыта, теории и накопленного экспериментального материала. Выводы сформулированы по результатам анализа литературы, патентного поиска и интернет источников.

Задачи исследования

Изучить научную литературу и произвести анализ данных источников:книг, учебников, журналов, научных публикаций, докторских и кандидатских диссертаций, а также интернет статей. Также провести патентный поиск, с целью изучения новых способов повышения эффективности аппаратов воздушного охлаждения проанализировать его, выявить достоинства и недостатки каждого способа, рассмотреть оборудование, которое используется в процессе повышения эффективности,и предложить своё решениепроблемыпо данной теме (т.е. модернизацию какого-либо способа).

  1. Литературный обзор
1.1 Обзор по технической литературе

В учебном пособии «Аппараты воздушного охлаждения», автором которого является М.В. Омельянюк, рассмотрена очистка оребрения теплообменных труб, а для аппаратов воздушного охлаждения – очистка трубного и межтрубного пространства.

При эксплуатации АВО происходит загрязнение трубного и межтрубного пространства, особенно в аппаратах с высоким коэффициентом оребрения (φ=20…23). В результате загрязнения снижается коэффициент теплопередачи ( в 1,5 …2,0 раза),снижается эффективность теплопередачи, в результате снижа­ется КПД газоперекачивающий агрегат (ГПА), а иногда ГПА приходится останав­ливать в связи с превышением температуры газа на выходе из АВО и входе в следующую ступень ком­примирования, повышается расход электроэнергии на привод вентиляторов.Из-за снижения теплоотдачи, повышения темпе­ратуры агентов и неравномерности охлаждения в пределах одной секции АВО также может происхо­дить деформация труб охладителя, что приводит к дополнительной неравномерности охлаждения из-за перераспределения зазоров между оребренными тру­бами секции, снижению надежности и безопасности эксплуатации.

Для обеспечения нормального режима работы за­ грязненных АВО различных агентов требуется пе­риодически проводить очистку оребрения теплооб­менных труб, а для ряда аппаратов воздушного охла­ждения - очистку трубного и межтрубного про­странства. Существующую проблему очистки межтрубного пространства АВО газа и воды в большинстве случаев проводят промывкой с помощью пожарных бранд­спойтов, что обеспечивает отмыв от пыли на 20 ... 50 % и практически не обеспечивает удаления раститель­ной составляющей (травы, пуха и т. д.). Вторым рас­пространенным методом очистки является пропари­вание, в результате которого возможно ухудшение теплоотдачи, по-видимому, в результате "спекания" или уплотнения загрязнений межтрубного простран­ства. Используются также методы пескоструй­ной очистки. За рубежом проблемы очистки от отло­жений (загрязнений) различного оборудования в большинстве случаев решают с помощью высокона­порных струй жидкости

Экспериментально определено оптимальное соче­тание напорных и расходных характеристик, которое обеспечивает качественную гидродинамическую очи­стку оребрения всех рядов труб АВО без нарушения их целостности и повреждения оребрения. Использо­валась водопроводная вода без добавок химреагентов. Для эффективного удаления загрязнителей потребовалось проведение очистки в два этапа.

Дополнительным направлением обеспечения на­дежности и безопасности эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения, повышения теплопередачи и снижения затрат на охлаждение различных агентов является модернизация штатных вентиляторов АВО.

При работе осевого компрессора (вентилятора) АВО, работающего на нагнетание (с нижним распо­ложением вентилятора), происходит искажение поля осевых скоростей, обусловленное тем, что на перифе­рийной части образуется повышенное давление, а в центральной части - пониженное. Поток за рабочим колесом закручен в сторону вращения ротора; уменьшение кинетической энергии на выходе из ра­бочего колеса не приводит к росту потенциальной энергии давления, а лишь компенсирует потери на трение, вызванные вращением потока; часть энергии тратится бесполезно. Повысить КПД осевого ком­прессора АВО можно путем установки спрямляюще­го аппарата, который при соответствующей конструкции может обеспечить почти полное устранение вращения потока, закрученного рабочим колесом. В таком случае часть энергии, теряемой в схеме с од­ ним рабочим колесом, преобразуется в потенциаль­ную энергию, повышая КПД (до 80 ... 89 %).

В учебном пособие «Машины и аппараты химического производства», авторами которого являются А.С. Тимонин, Б.Г. Балдин, В.Я. Борщев., рассматривают конструкции АВО и их преимущества.

АВО классифицируются по двум основным признаками: назначению и конструкции. В зависимости от назначения АВО делятся на конденсаторы и холодильники для маловязких и вязких продуктов. В зависимости от конструкции(способ расположения теплопередающей поверхности) АВО делятся на след. типы: горизонтальный, шатровый и вертикальный.

На рис. 1. представлен аппарат воздушного охлаждения горизонтального типа. Он установлен на опорной раме 4 и состоит из оребренных труб 6, развальцованных в трубных досках 5. Трубные доски с обеих сторон закрыты крышками 1 со штуцерами для входа и выхода продукта. Секции из оребренных труб 6 омываются воздушных потоком, нагнетаемым вентилятором 3 через диффузор 2. Преимущество таких аппаратов – простота конструкции, облегчающая их монтаж и обслуживание, недостаток – значительная занимаемая площадь.

В аппаратах шатрового типа секции и оребренные трубы, из которых они собраны, расположены под углом друг к другу. Их преимущество – небольшая занимаемая площадь, недостаток – большая высота, неравномерность подвода воздуха по длине секций.

В аппаратах вертикального типа секции расположены вертикально. Их можно использовать там, где требуются небольшие теплопередающие поверхности.

Увеличение наружной поверхности оребрением повышает коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха, который обычно существенно ниже коэффициента теплоотдачи со стороны трубного пространства.

1.2 Обзор по научным публикациям, журналам

В статье "Повышение эффективности и надежности аппаратов воздушного охлаждения для нефтехимической промышленности", авторами которыми являются Е.В. Читров, В.З. Кантер, С.Б. Походяев , Ю.И. Аношкин, научного журнала «Химическая техника».

В данной статье рассматривается ряд существенных недостатков и меры по решению данных недостатков.

Недостатками являются:

  1. Провисание труб и образование «мертвой» зоны для слива теплоносителя при эксплуатации и размораживание труб при остановке, что в дальнейшем приводит к значительным авариям;

  2. Необходимость больших площадей для их размещения, а также применения вентиляторов с более тихоходными электродвигателями и рабочими колесами больших размеров;

  3. Снижение эффективности охлаждения при конденсационном режиме;

  4. Установка теплообменных секций в форме «шалашика» (зигзагообразно) приводит к неравномерному распределению) потока охлаждающего воздуха и его паразитным протечкам;

  5. Неравномерное расширение труб, жестко заделанных в коллекторы из-за неравномерного распределения сред по внутри- и межтрубному пространствам, вследствие чего трубы выгибаются или трещат в районе заделки; такой же эффект наблюдается при пусковых и переходных режимах.

Метод по решению недостатков, данные авторы предлагают новую конструкцию теплообменной поверхности – из змеевиков с малым радиусом изгиба (рис.1).Такая конструкция значительно превосходит по техническим характеристикам прямотрубные, пластинчатые и обычные змеевиковые конструкции. Рассмотрим ее преимущества.

Рисунок 1. - Модуль теплообменной поверхности

  1. Высокая эффективность теплообмена по внутри- и межтрубному пространствам

Охлаждаемая среда при движении в змеевиках испытывает воздействие массовых сил, направленных от стенки змеевика. Эти силы вызывают вторичные токи и увеличивают интенсивность теплообмена. В то же время воздух при движении по межтрубному пространству разбивается на множество отдельных струй, которые частично закручиваются и постоянно перемешиваются между собой.

Благодаря промежуточному объединению теплообменных элементов в модули возможно использование труб небольшого типоразмера (Ø10— 18 мм), а следовательно, конструирование более компактных теплообменников по сравнению с прямотрубными.

  1. Надежность работы

Термопластичная теплообменная поверхность в виде змеевика гарантирует самокомпенсацию расширения ее элементов при быстром разогреве и сжатия при охлаждении.

Действию давления подвержены только трубный пучок и коллекторы круглого сечения, хорошо выдерживающие давление. Все их соединения выполнены сварными с плавным переходом по толщине стенки.

Ремонтопригодность аппаратов обеспечена секционированием теплообменной поверхности и доступностью змеевиков для поиска и глушения дефектного змеевика или модуля.

Применение теплообменных элементов одного типоразмера и эффективный массообмен воздуха по сечению трубной системы способствуют выравниванию температурных полей.

В статье «Модернизация вентиляторов АВО газа при реконструкции компрессорных станций (КС) магистральных газопроводах (МГ), авторами которыми являются С.В. Алимов, А.О. Прокопец, С.В. Кубаров. научного журнала «Газовая промышленность»

В статье был предложен экономический подход к охлаждению природного газа на КС МГ.В качестве критерия глубины охлаждения газа в АВО выбрано условие минимума затрат на транспортировку газа по МГ. Оптимизация режимов охлаждения газа в АВО должна осуществляться в двух направлениях. Во-первых, для конкретного типа АВО подбирать вентилятор с максимальным КПД. Во-вторых, следует обеспечить возможность настраивать АВО на требуемый режим охлаждения.

В статье «Определение энергоэффективности установок воздушного охлаждения на базе аппаратов с различным числом вентиляторов», авторами которыми являются А.В. Крупников, А.Д. Ваняшов журнала «Омский научный вестник».

В данной статье предлагается повышение эффективности установок воздушного охлаждения (УВО) достигается совершенствованием конструкций аппаратов воздушного охлаждения(АВО) с целью повышения их теплового и аэродинамического КПД в том числе за счет много вентиляторных блоков. Рассмотрено сравнение дискретного и частотного способов регулирования расходов охлаждающей среды для УВОГ, состоящей из двух вентиляторных АВО типа 2АВГ-75С в количестве 12 шт., а также УВОГ из многовентиляторных АВО типа АВГ-85МГ в количестве 14 шт.

1.3 Обзор по научным исследованиям (докторские, кандидатские диссертации)

В диссертации « Повышение энергоэффективности транспортировки природного газа », автором которой является кандидат технических наук Колокова Евгения Александрова, были рассмотрены пути повышения эффективности аппаратов воздушного охлаждения за счет совершенствования конструкций, применения различных видов регулирования, очистка поверхности теплообмена.

По совершенствованию конструкции в 90-е гг. Ю.Н. Васильевым, А.И. Гриценко и В.Д. Нестеровым были проведены экспериментальные исследования теплоотдачи на отечественных аппаратах воздушного охлаждения типа газ-вода. По результатам этих экспериментов, было выявлено, что для повышения тепловой эффективности и снижения энергоемкости отечественных аппаратов необходимо провести следующие мероприятия: перевести отечественные АВО типа воздух-вода на экономичный режим работы с углом атаки лопастей вентиляторов β = 15°, а также применить стерженьковоеоребрение с диаметром стержня 2,4 мм, что позволит увеличить коэффициент теплоотдачи в 2 раза; для АВО типа воздух-воздух необходимо обеспечить равенство скоростей теплоносителей при противоточной схеме их движения и использовать стерженьковоеоребрение с диаметром стержня 2,4 мм.

По видам регулировки была разработана математическая модель взаимосвязанных электромеханических, аэродинамических и тепловых процессов, функционально ориентированная на решение задачи оптимизации режимов работы АВО газа. В своей работе он предлагает алгоритм решения задачи оптимизации режимов работы установки охлаждения газа.

Для контроля параметров работы аппаратов воздушного охлаждения газапредлагается установить автоматизированную систему. Она позволит обеспечить непрерывность работы в продолжительном режиме, снизит влияние человеческого фактора при регулировании температуры на выходе из АВО, даст возможность автоматически отслеживать случайные метеорологические и технологические изменения параметров, действующих на АВОГ и т.д.

Целью работыявляется определение энергетически оптимального угла установки лопастей вентилятора АВО, применяемого для охлаждения бензина. Было установлено, что для аппарата такой угол соответствует 10º. Е.В. Устинов приводит сравнение потерь электроэнергии двигателя АВО при применении частотного преобразователя и при изменении угла установки лопастей вентилятора. В результате проведенных исследований было доказано, что частотное регулирование скорости вращения рабочих колес при значительном снижении потребляемой мощности позволяет реализовать заметно больший КПД по сравнению с другим способом экономии мощности привода вентиляторов путем выставления лопастей на пониженные углы атаки.

По очистки поверхностей теплообмена в работах М.В. Омельнюк и А.Н. Черномашенко затрагивают вопрос очистки поверхностей теплообмена аппаратов воздушного охлаждения газа. Исследования были проведены на АВО, установленных на территории Краснодарского управления ПХГ «Газпром ПХГ». При эксплуатации АВО происходит загрязнение трубного и межтрубного пространства. В результате загрязнения снижается коэффициент теплопередачи, снижается КПД ГПА. Для обеспечения требуемого режима работы загрязненных АВО требуется проводить очистку трубного и межтрубного пространства. На практике применяются следующие виды очистки межтрубного пространства:

  • промывка с помощью пожарных брандспойтов (отмыв от пыли на 20...50 %);

  • пропаривание (приводит к ухудшению теплоотдачи за счет уплотнения или «спекания» загрязнений);

  • пескоструйная очистка;

  • промывка с помощью высоконапорных струй жидкости (зарубежный опыт).

В результате проведенных исследований было определено оптимальное сочетание напорных и расходных характеристик, которые обеспечивают качественную гидродинамическую очистку оребрения всех рядов труб АВО без нарушения их целостности и повреждения оребрения.

2 Патентный поиск

2.1 Календарный план и патентная документация

ФОРМА ЗАДАНИЯ НА ПРОВЕДЕНИЕ ПАТЕНТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой МАХП Сарилов М. Ю.

« »____________ 20__ г.

ЗАДАНИЕ №__7__

на проведение патентных исследований

Наименование работы (темы) ___Повышение эффективности АВО ____

Шифрработы (темы)_____________________КНИРС3МАб-1________________________________

Этап работы _Курсовое проектирование_, сроки его выполнения_____1.09.2016-28.12.2016_____

Задачи патентных исследований: _поиск патентов-аналогов, для проверки уникальности своего изобретения___________________________________________________________

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН

Виды патентных исследований

Подразделения-исполнители (соисполнители)

Ответственные исполнители (Ф.И.О.)

Сроки выполнения патентных исследований. Начало. Окончание

Отчётные документы

Патентный поиск на тему:«Повышение эффективности АВО»

www.fips.ru

И.Д. Симагин

1.09.2016-28.12.2016

Заполнение таблицы 3.1. Патентная документация

28.10.2016-4.11.2016

Заполнение таблицы 3.2 Научно-техническая, конъюнктурная, нормативная документация и материалы государственной регистрации

6.11.2016-12.11.2016

Заполнение таблицы.3.3 - Тенденции развития объекта исследования

Руководитель ___________ ______________ _______________

патентного подразделения личная подписьрасшифровкадата

Руководитель подразделения ___________ _______________ _______________

исполнителя работы личная подписьрасшифровкадата

РЕГЛАМЕНТ ПАТЕНТНОГО ПОИСКА

К заданию №_7_ от _2016_ г.

Студенту__И.Д.Симагин__________

Группы _3МАб-1_ по теме _____Повышение эффективности АВО ____

Стадия __Курсовое проектирование______________________________________________

(курсовое или дипломное проектирование)

Цель поиска информации: изучение технического уровня и тенденций развития объекта разработки. Обоснование регламента поиска: Патентные исследования являются обязательной, необъемлемой и составной частью при выполнении научно-исследовательских, опытно-конструкторских и проектно-конструкторских работ. Такой же обязательной частью они становятся сегодня при выполнении курсовых и дипломных проектов, так как дипломные работы представляют собой одну из составляющих вышеперечисленных этапов. Предмет поиска представляет собой устройство в целом в соответствии с заданием на дипломное проектирование, классификационные рубрики определены по ключевым словам, характеризующим объект разработки, страны поиска определены в результате проведения предварительного поиска по журналам и являются ведущими в данной отрасли техники, глубина поиска достаточна для определения технического уровня и тенденций развития объекта разработки, источники информации соответствуют минимуму технической документации, которую необходимо просмотреть с целью определения технического уровня и тенденций развития объекта разработки.

Руководитель подразделения исполнителя М.Ю. Сарилов

Подпись ____________

Руководитель патентного подразделения Т.И. Башкова

Подпись ___________

ФОРМА ОТЧЕТА О ПОИСКЕ

  1. Поиск проведен в соответствии с заданием _зав. Кафедра МАХПСарилова М.Ю.

должность и фамилия ответственного руководителя работы

№ __7__ от ____________ и Регламентом поиска № ___________ от _______________

2. Этап работы ______Курсовое проектирование_________________________________

при необходимости

3. Начало поиска __1.09.2016_____ Окончание поиска ________28.12.2016________

4. Сведения о выполнении регламента поиска (указывают степень выполнения регламента поиска, отступления от требований регламента, причины этих отступлений)

5. Предложения по дальнейшему проведению поиска и патентных исследований

6. Материалы, отобранные для последующего анализа:

Таблица3.1. Патентная документа

Предмет поиска (объект исследования, его составные части)

Страна выдачи, вид и номер охранного документа. Классификационный индекс*

Заявитель (патентообладатель), страна. Номер заявки, дата приоритета, конвенционный приоритет, дата публикации*

Название изобретения (полной модели, образца)

Сведения о действии охранного документа или причина его аннулирования (только для анализа патентной чистоты)

1

2

3

4

5

Способы повышение эффективности АВО

Способы повышение эффективности АВО

Патент РФ 2 599 768

F24F 13/08

E06В9/26

Муханов Павел Александрович (RU)

2015104685/12, 11.02.2015

Форма жалюзийного устройства установленной на АВО

Нет данных

Патент РФ 2 294 501

F28D1/04

Кудакаев Салих

Миневалиевич (RU)2005112338/06, 25.04.2005

Установка сетки для повышения интенсивности теплообмена

Нет данных

Патент РФ 2003 123 846

В23P15/26

F28F 21/08

F28D 7/00

ООО «Лимонте ЛТ-Холдинг» (RU)

2003123846/02,

04.08.2003

Способ изготовления секций АВО

Действует

Патент РФ

42 299

F28D 3/02

Овчар Владимир Герасимович (RU)

2004109030/22

26.03.2004

Способ изготовления теплообменной секции

Не действует

Патент РФ

41 850

F28F 9/02

Коневских В.А.(RU)

2004109025/22

26.03.2004

Стапель для изготовления коллектора подвода или отвода газа АВО газа

Не действует

Патент РФ 2 550 213

F28D 1/00

ОАО «Татнефть» им.В.Д.Шашина (RU)

Изготовка АВО газа

Действует

Таблица 3.2. Научно-техническая, конъюнктурная, нормативная документация и материалы государственной регистрации (отчёты о научно-исследовательских работах)

Предмет поиска

Наименование источника информации с указанием страницы источника

Автор, фирма (держатель) технической документации

Год, место и орган издания (утверждения, депонирования источника)

1

2

3

4

Способы повышение эффективности АВО

http://www1.fips.ru/

Муханов Павел Александрович (RU), Муханов Михаил Александрович (RU)

 

http://www1.fips.ru/

Кудакаев Салих Миневалиевич (RU)

Мукминов Александр Рашитович (RU)

Исмагилов Ильдар Галеевич (RU)

 

http://www1.fips.ru/

ООО «Лимонте ЛТ-Холдинг» (RU)

 

http://www1.fips.ru/

Овчар В.Г. (RU),Даниленко В.Г. (RU),Белоусов В.П. (RU),Лифанов В.А. (RU),Берестов В.А.(RU),Терехов В.М. (RU),Шляхов С.Б. (RU)

 

http://www1.fips.ru/

Жигалов В.Н. (RU), Коневских В.А.(RU)

 

http://www1.fips.ru/

Ибрагимов Наиль Габдулбариевич(RU), АухадаевРашитРавилович (RU), Шверцов Михаил Викторович (RU), Талыпов Шамиль Мансурович (RU).

 

Таблица В.3.3 - Тенденции развития объекта исследования

Выявленные тенденции развития объекта исследования

Источники информации

Технические решения, реализующие тенденции

в объектах организаций (фирм)

в исследуемом объекте

1

2

3

4

1. Жалюзийное устройство включает лопатки жалюзи выполненные с возможностью поворота вокруг оси лопатки

2. Повышение эффективности работы АВО

3. Сборка и разборка данного аппарата производиться без специального оборудования, ремонт или замена поврежденных деталей может производиться без серьезных затрат.

Патент РФ 2 599 768

НПЗ

Достаточно простой принцип работы жалюзийного устройства стал возможен в результате уменьшения единиц деталей поворотного механизма, а именно предложенный механизм отличается от описанного выше тем, что крепление тяги привода 1 производится в оси крепления тяги привода 5 непосредственно к лопатке 2 без дополнительного рычага.В качестве рычага для поворота лопатки используется поперечное ребро жесткости лопатки 3, изготовленное отгибом полотна лопатки либо жестко закрепленное, например, с помощью сварки перпендикулярно оси лопатки 4, причем в качестве осей используется заклепка-гайка, установленная на поперечном ребре жесткости лопатки 3 либо на каркасе (не изображен) жалюзийного устройства, при этом заклепка-гайка входит во втулку, изготовленную из износостойкого к трению материала, например из латуни, установленную с помощью развальцовки на каркасе жалюзи либо на поперечном ребре жесткости лопатки 3 и фиксируется с помощью вытяжной заклепки или болта с торца, образуя подшипник 6 скольжения и крепление лопатки к каркасу.

Аналогичным способом выполнено крепление тяги привода 1 с помощью подшипника скольжения 6 в оси крепления тяги привода 5 к лопатке 2 на ребре жесткости лопатки 3, что обеспечивает плавность поступательного перемещения тяги привода 1.

1.Позволяет существенно интенсифицировать процесс охлаждения природного газа в АВО за счет приземного движения воздушных масс.

2.Улучшить напряженно-деформированное состояние газопровода за компрессорным станциями

3.Снизить риск коррозионного растрескивания под напряжением

4.Повысить техника-экономическую эффективность транспорта газа

Патент РФ 2 294 501

НПЗ

Предложенный аппарат воздушного охлаждения работает следующим образом.

При включении вентилятора (2) происходит интенсификация охлаждения природного газа, транспортируемого по трубам (1) благодаря обтеканию их воздушным потоком, имеющим меньшую температуру, чем сжатый природный газ. При отсутствии ветра и включенном вентиляторе воздух, проходя со всех сторон, приподнимая занавесы-клапаны, через фильтрующее полотно (6) очищается от органических и неорганических примесей, благодаря чему существенно уменьшается загрязнение теплообменных труб (1), что ведет к сохранению теплоотдачи во времени. Сетка, например, металлическая, к которой подвешены занавесы-клапаны, (6) обеспечивает одностороннее (внутрь) открывание занавесов-клапанов и снижение усилия воздушного потока на фильтрующее полотно, воспринимая напор воздуха на себя. Занавесы-клапаны из воздухонепроницаемого материала с наветренной стороны, имея возможность открываться внутрь, пропускают воздушные массы в пространство между опорами, а занавесы-клапаны с обратной стороны прилегают к раме с фильтрующим полотном и преграждают путь воздушным массам для выхода из пространства между опорами, в результате чего образуется избыточное давление в пространстве между опорами, что интенсифицирует движение масс воздуха вверх через теплообменник АВО, следовательно, процесс охлаждения транспортируемого природного газа.

Занавесы-клапаны, отражая солнечную радиацию, снижают температуру пространства между опорами 4 аппарата воздушного охлаждения, что способствует дополнительному снижению температуры транспортируемого газа.

1.Повышение долговечность полученных секций и безопасности при их использовании.

Патент РФ 2003 123 846

НПЗ

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано при изготовлении аппаратов воздушного охлаждения, используемых преимущественно в химической и газоперерабатывающей промышленности. Два пучка труб герметично соединяют с трубной решеткой сварной камеры, имеющей заднюю стенку с отверстиями под пробки, соосными отверстиям решетки. Между пучками труб устанавливают внутреннюю центральную перегородку. В последней предварительно выполняют отверстия для прохода рабочей жидкости. Суммарное проходное сечение этих отверстий должно быть не меньше, чем суммарное проходное сечение одного пучка труб. Для изготовления конструктивных элементов секции используют материал, устойчивый к коррозионному растрескиванию при работе в агрессивных средах, например сероводородсодержащей среде. В качестве указанного материала может быть использована углеродистая сталь, характеристики которой выбирают исходя из приведенных условий содержания примесей и неметаллических включений.

1. Повышение теплообменам при минимальной металлоемкости конструкции за счет оптимизации параметров теплообменных элементов

Патент РФ 42 299

НПЗ

Теплообменная секция АВО газа содержит каркас, состоящий из боковых стен, снабженных пристенными вытеснителями потока внешней охлаждающей среды, преимущественно воздуха, верхних и нижних балок и трубных досок. В трубные доски заделаны концами оребренные теплообменные трубы, образующие однорядный многоходовой пучок. Секции снабжены камерами входа и выхода охлаждаемого газа, которые образуют совместно с теплообменными трубами сосуд высокого давления. Собственно камера входа или выхода газа образована трубной доской и расположенной параллельно ей внешней доской, в которой выполнены сквозные, снабженные съемными заглушками отверстия, соосные отверстиям в трубной доске. Отверстия в трубных досках расположены рядами по высоте секции с шагом в осях в ряду, составляющим (0,95-1,35)·d и шагом в осях смежных по высоте рядов, составляющим (0,91-1,21)·d, где d - внешний диаметр оребрения теплообменной трубы.

1. Упрощении конструкции стапеля при обеспечении высокой точности изготовления коллектора

Патент РФ

41 850

НПЗ

Полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам для изготовления коллекторов подвода или отвода газа для аппаратов воздушного охлаждения газа. Стапель для изготовления коллектора подвода или отвода газа аппарата воздушного охлаждения газа содержит опорную раму, на которой установлены не менее трех ложементных опор для опирания корпуса коллектора подвода или отвода газа и для опирания присоединенного к нему патрубка для соединения с газопроводом, и не менее четырёх портальных опор для временной технологической фиксации по плоскости, углу поворота и размещению вдоль корпусаколлектора подвода или отвода газа патрубков с фланцами для присоединения к камерам входа или выхода газа теплообменных секций аппарата воздушного охлаждения газа адекватно расположению контактных поверхностей ответных фланцев и крепежных отверстий в них в камере входа или выхода газа, при этом, по крайней мере, две ложементные опоры размещены с возможностью опирания на них корпуса коллектора подвода или отвода газа поконсольно-балочной схеме, каждая преимущественно между парой портальных опор, установленных под крайним и смежным с ним фланцами патрубков для присоединения к камерам входа или выхода газа, которая снабжена приспособлением для временной фиксации по плоскости и углу поворота фланца соответствующего патрубка и присоединения его к корпусу коллектора подвода или отвода газа в проектном положении.

1.Упрощение изготовления и сборки АВО

2.Повышенние теплопередачи

Патент РФ 2 550 213

НПЗ

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при изготовлении аппаратов воздушного охлаждения газа. Аппарат воздушногоохлаждения включает теплообменные секции с теплообменными трубами, коллекторы подвода и отвода газа и опорную конструкцию аппарата . Соединение теплообменных труб с коллектором выполнено через горизонтальную и наклонную гребенки, в горизонтальной гребенке выполнены отверстия для соединения с теплообменными трубами, на плоскости контакта с коллектором выполнена Х-образная разделка под сварку, в наклонной гребенке выполнены отверстия для соединения с теплообменными трубами, произведен скос боковой поверхности к плоскости контакта с коллектором, на плоскости контакта с коллектором со стороны, противоположной скосу, выполнена V-образная разделка под сварку, горизонтальная гребенка приварена к коллектору, на горизонтальной гребенке от места контакта гребенки и коллектора выполнено прямоугольное углубление, угол между гребенками с основанием на оси коллектора равен 35°±30′, в отверстия гребенок вставлены и там заварены концы теплообменных труб, приэтом скос боковой поверхности наклонной гребенки и прямоугольное углубление горизонтальной гребенки выполнено из условия обеспечения расстояния между гребенками на поверхности коллектора не менее 20 мм.

2.2 Анализ патентов – аналогов

После проведения патентного поиска можно сделать выводчто на данный момент есть много патентов относящихся к повышение эффективности работы и конструкции АВО. Однако, не все патенты на сегодняшний день действительны. Целью новых патентов является повышение эффективности работы старых, но и стараться придумывать новые патенты основываясь на прошлых изобретений стараться их модернизировать.

Существуют патенты, суть которых заключаются в усовершенствование и комбинирование уже известных способов. Чаще всего целями таких патентов являются увеличение качества сборки и повышения их характеристик.

Есть аналогии, в котором объектом модернизации является установка на оборудования новых, более совершенных новшеств. Главными целями являются повышения теплопередачи и малое потребления энергии за счет понижения количества использованных материалов. К данной группе патентов можно отнести выше описанное устройство (рис.1), которое служит для повышения коэффициента теплопередачи вследствие чего повышается его эффективность.

Рисунок 2. – Жалюзийное устройство

Проанализировав данные патенты можно сделать вывод что, в каждом изобретение есть свои достоинства и недостатки.

К достоинствам этих патентов можно отнести: значительное сокращение времени на производство работ и уменьшение объёма ручного труда, вредного для здоровья человека, т.к. почти все вышеперечисленные способы осуществляются при помощи какого-либо оборудования, снижение выбросов углеводородов.

К недостаткам можно отнести низкая эффективность использования приземного движения воздушных масс для охлаждения газа, металлозатратность.

  1. Аппараты воздушного охлаждения

3.1 Основные теоретические сведения

Аппараты воздушного охлаждения (секции АВО) — это система теплообменного устройства, специализирующаяся на охлаждении жидкостей и газа. Агрегаты нашли своё применение в нефтегазодобывающих и химических отраслях промышленности. Конструкция АВО предусматривает также конденсацию пара в технологических производственных процессах.

Особенности и выбор оборудования

Устройства используют на многих производствах, учитывая их эффективность, экономичность и универсальность применения. Верный подбор размеров и видов АВО, правильный монтаж и рациональная дальнейшая эксплуатация сэкономит значительную первоначальную сумму расходов на приобретение и монтирование агрегата. Кроме того, большое значение имеет способы и условия температурного режима технических потоков.

Устройство оборудования

Аппараты воздушного охлаждения газа и жидкостей выпускаются в строгом соответствии с ГОСТом, а также с учётом индивидуальных требования заказчика. Абсолютно все проекты АВО состоят из следующих компонентов:

  • Секционные теплообменники.

  • Узел регулировки расходования воздушного охладительного потока.

  • Опорные и заградительные приспособления.

Все устройства по конструктивным особенностям подразделяются на два типа:

  • С горизонтальным расположением секций.

  • С вертикально расположенными секциями.

Правила эксплуатации

Агрегат применяется только в соответствии с ГОСТ 2.601, в рабочих диапазонах, не превышающих технических характеристик, указанных в паспорте изделия.

Перед началом эксплуатации и после проведения технического обслуживания и ремонтных работ, предусматривающих снижение давления аппарата воздушного охлаждения, необходимо проверить гаечное крепление крышек к решёткам оборудования. Перед запуском агрегата проверяют:

  • Надёжное заземление всех узлов и электродвигателя.

  • Качественное фиксирование закрепления лопастей вентилятора и сектора вентиляторного коллектора. При эксплуатации зимой нужно при необходимости удалить наледь с лопастей.

  • В редукторе АВО проконтролировать масленый уровень.

  • Правильную балансировку вентилятора совместно с двигателем.

В случае остановки оборудования в морозных условиях необходимо удалить жидкости из трубчатых секций, для избежания их замерзания.

Принцип работы воздушных теплообменников

Аппараты воздушного охлаждения относятся к теплообменным поверхностным аппаратам. Охлаждаемый технологический продукт движется внутри биметаллических оребрённых труб, передавая через их стенки теплоту охлаждающему агенту. В качестве охлаждающего агента используется атмосферный воздух.

Аппарат воздушного охлаждения состоят из:

  • пучка оребренных труб с круглыми или овальными трубками

  • корпуса вентилятора

  • электрической распределительной коробки

  • расширительной цистерны в контуре

Заключение

На сегодняшний день возможности повышения эффективности работы АВО с помощью традиционный технологических исполнений практически исчерпали свой ресурс. Поэтому нужно стараться придумывать более интересные методы повышения эффективности АВО.

Основными методами повышения эффективностями работы АВО являются реконструкция ее элементов: установка дополнительных элементов, модернизация, покрытие материалов и другие методы предложенные в патентных исследованиях.

Я считаю, что для повышения производительности и эффективности АВО важно следовать там целям, как:

  • равномерное подача охлаждающей жидкости

  • эффективная вентиляция воздуха

  • регулировка температуры

  • применять современные методы покрытия

Из всего выше сказанного я хочу предложить покрыть жалюзи теплообмена тонкой алюминиевой пленкой для повышения коэффициента теплопередачи и не образовывался накипь, которая мешает теплопередачи.

Так же за счет эффективной вентиляции воздуха , можно добиться равномерное распределение температуры из за чего не будет износа поверхностей теплообменников.

Предложенные методы требуют изучения и проведение исследований и доказательство того, что он действительно способен повысить эффективность работы АВО

Список использованных источников

  •  
    1. Аксенов, П.А. Аппараты воздушного охлаждения нового поколения. Оптимальное сочетание параметров теплообменного блока и вентиляторной установки. Снижение энергопотребления аппарата и удобство его эксплуатации / П.А. Аксенов, Н.В. Дашунин, Ю.В. Забродин, В.А. Лифанов, В.А. Маланичев, О.Л. Миатов // Нефтегаз. – 2003. – № 2: с. 109-111.

    2. Алимов, С.В. Аппараты воздушного охлаждения газа: опыт эксплуатации и пути совершенствования / В.А. Лифанов, О.Л. Миатов // Газовая промышленность. – 2006. – № 6. – С. 54-57.

    3. Алимов, С.В. Модернизация вентиляторов АВО - газа при реконструкции КС МГ / А.О. Прокопец, С.В. Кубаров, В.А. Маланичев, Е.В. Устинов // Газовая промышленность. – 2009. – № 4. – С. 54-56.

    4. Аршакян, И.И. Повышение эффективности работы установок охлаждения газа / А.А. Тримбач // Газовая промышленность. – 2006. – № 12. – С. 52-55.

    5. Васильев, Ю.Н. Повышение эффективности теплообменных аппаратов / Ю.Н. Васильев, А.И. Гриценко, В.И. Нестеров // Нефтяное хозяйство. – 1992. – № 5. – с. 93-95.

    6. 91. Кунтыш, В.Б. Основные способы энергетического совершенствования аппаратов воздушного охлаждения / В.Б. Кунтыш, А.Н. Бессоный, А.А. Бриль // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 1997. – № 4: с. 43-44.

    7. Катрич, В.Ф. Реальные перспективы модернизации электроприводов вентиляторов аппаратов воздушного охлаждения газа / В.Ф. Катрич, С.В. Железняков, В.А. Зобов // Нефтепереработка и нефтехимия. – 1993. – № 8. – с. 27-30.

    8. Елов, А. Система автоматического управления аппаратами воздушного охлаждения / А. Елов // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2009. – № 3. – С. 43-47.

    9. Захаров, П.А. Системы автоматизации технологических установок для эффективного транспорта газа / П.А. Захаров, Н.В. Киянов, О.В. Крюков // Автоматизация в промышленности. – 2008. – № 6. – С. 6-10.

    10. Устинов, Е.В. Уменьшение энергопотребления аппаратов воздушного охлаждения газа / Е.В. Устинов // Газовая промышленность. – 2011. – № 8. – С. 54-57.

    11. Камалетдинов, И.М. Внешняя теплоотдача аппаратов воздушного охлаждения газа / И.М. Камалетдинов, Ф.Ф. Абузова // Нефть и газ. – 2001. – № 4. – с. 44-46.

    12. Парафейник, В.П. Термодинамический анализ эффективности АВО в составе компрессорной установки нефтяного газа / В.П. Парафейник, И.И. Петухов, В.Н. Сырый, Ю.В. Шахов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2004. – № 8: с. 23-27.

    13. Кунтыш, В.Б. Экспериментальное исследование свободно- конвективного теплообмена многорядных шахматных пучков из труб со спиральными алюминиевыми ребрами / В.Б. Кунтыш, А.В. Самородов, А.Н. Бессоный // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2008. – № 3. – С. 3-7.

    14. Омельнюк, М.В. Повышение экономичности и безопасности эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения / М.В. Омельнюк, А.Н. Черно- машенко // Нефтепромысловое дело. – 2009. – № 4. – С. 43-46.

    15. Китаев, С.В. Научно-практические основы обеспечения энергетической эффективности магистрального транспорта газа. Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук. – Уфа, 2011.

    16. Ситников, А.Б. Тепловизионный контроль АВО - газа КС с использованием системы автоматизированного анализа результатов / А.Б. Ситников // Наука и техника в газовой промышленности. – 2011. – № 3. – С. 42- 46.

    17. Калинин, А.Ф. Регулирование и оптимизация режимов работы системы охлаждения на КС / А.Ф. Калинин // Газовая промышленность. – 2005. – № 1. – С. 47-50.

    18. Калинин, А.Ф. Эффективность использования перемычек между цеховыми группами АВО в системах охлаждения природного газа КС / А.Ф. Калинин, А.В. Фомин // Территория нефтегаз. – 2011. – № 2. – С. 58-61.

    19. Черников, В.Ф. Оптимизация режимов участка магистрального газопровода / В.Ф. Черников, С.А. Джамирзе, А.Г. Ишков, И.Я. Яценко, В.Г. Крайнов, П.А. Шомов, В.П. Пенышев // Газовая промышленность. – 2010. – № 9. – С. 42-44.

    20. Шайхутдинов, А.З. Современные АВО - газа – ресурс энергосбережения в газовой отрасли / А.З. Шайхутдинов, В.А. Лифанов, В.А. Маланичев // Газовая промышленность. – 2010. – № 9. – С. 40-41.

Просмотров работы: 5020