Оптимизация стационарных режимов работы установок охлаждения газа с частотно-регулируемым приводом вентиляторов

Александр Михайлович Абакумов; Юрий Валентинович Зубков; Олег Александрович Абакумов

doi:10.17213/0136-3360-2024-1-36-45

Авторы

Александр Михайлович Абакумов Самарский государственный технический университет
Юрий Валентинович Зубков Самарский государственный технический университет
Олег Александрович Абакумов Самарский государственный технический университет

DOI:

https://doi.org/10.17213/0136-3360-2024-1-36-45

Ключевые слова:

установки охлаждения, природный газ, индивидуальные характеристики, аппараты воздушного охлаждения, непрерывное регулирование, скорость вентиляторов, оптимизация управления

Аннотация

Рассмотрена задача оптимизации алгоритмов управления скоростью вентиляторов аппаратов воздушного охлаждения (АВО) природного газа с учетом индивидуальных характеристик аппаратов по критерию минимума суммарной мощности на валу вентиляторов. Для решения задачи использован метод неопределенных множителей Лагранжа. Приведены постановка и методика решения задачи оптимизации управления температурой газа на выходе установки охлаждения для аппаратов с отличающимися характеристиками. Оптимальный алгоритм управления скоростью вентиляторов АВО с учетом их индивидуальных характеристик и ограничений на максимальную скорость содержит несколько интервалов. Найдены выражения для определения оптимальной скорости вентиляторов отдельных АВО на каждом интервале управления. Для конкретного примера рассчитаны значения суммарной мощности на валу вентиляторов и обоснована возможность существенного снижения требуемой на охлаждение мощности при использовании оптимального управления. Обсуждена возможность реализации оптимальных алгоритмов управления в системе автоматического управления, замкнутой по температуре газа на выходе установки охлаждения. Использование алгоритмов оптимального управления позволяет реализовать дополнительные потенциальные возможности повышения энергоэффективности установок охлаждения природного газа с частотно-регулируемым приводом вентиляторов.

Биографии авторов

Александр Михайлович Абакумов, Самарский государственный технический университет

д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры «Электромеханика и автомобильное электрооборудование», Самарский государственный технический университет

Юрий Валентинович Зубков, Самарский государственный технический университет

д-р техн. наук, профессор, доцент, заведующий кафедрой «Электроснабжение промышленных предприятий», Самарский государственный технический университет

Олег Александрович Абакумов, Самарский государственный технический университет

аспирант кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий», Самарский государственный технический университет

Библиографические ссылки

Модернизация вентиляторов АВО газа при реконструкции КС МГ / С.В. Алимов, А.О. Прокопец, С.В. Кубаров и др. // Газовая промышленность. 2009. № 4. С. 54 – 56.

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

Ресурсосберегающая технология охлаждения газа на компрессорных станциях / И.И. Артюхов, И.И. Аршакян, Р.Ш. Тарисов, А.А. Тримбач, Е.В. Устинов // Вестник Саратовского гос. техн. ун-та. 2011. №1 (54). Вып. 3. С. 25 – 32.

Артюхов И.И. Аршакян И.И., Крылов И.П. Автоматическое управление аппаратами воздушного охлаждения на объектах магистрального транспорта газа // Мехатроника, автоматизация, управление. 2003. № 1. С. 33 – 36.

Аршакян И.И. Повышение эффективности электротехнических комплексов установок охлаждения газа: автореф. дис … канд. техн. наук. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т 2004. 24 с.

Данилушкин А.И., Крайнов В.Г., Мигачева Л.А. Оптимизация стационарного распределения нагрузки аппаратов воз-душного охлаждения газа // Вестник Самарского гос. техн. ун-та. Сер. «Технические науки». 2011. № 3 (31). С. 159 – 164.

Ванчин А.Г. Расчет работы узла воздушного охлаждения газа в условиях компрессорной станции магистрального га-зопровода [Электронный ресурс] // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2013. Вып. № 3. С. 164 – 179. URL: http://www.ogbus.ru (Дата обращения 10.08.23)

Крайнов В. Г. Оптимизация режимов работы электроприводов установок охлаждения газа при транспортировке: ав-тореф. дис … канд. техн. наук. Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2014. 24 с.

Алимов C. B. Повышение энергоэффективности стационарных режимов работы установок охлаждения газа с частот-но-регулируемым электроприводом: автореф. дис … канд. техн. наук. Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2011. 24 с.

Оптимизация стационарных режимов работы установок охлаждения газа компрессорных станций магистральных га-зопроводов / А.М Абакумов, С.В. Алимов, Л.А. Мигачева, В.Н. Мосин // Изв. вузов. Электромеханика. 2011. № 3. С. 110 – 113.

Абакумов А.М., Алимов С.В., Мигачева Л.А. Аналитическое и экспериментальное исследование стационарных ре-жимов работы установок охлаждения газа компрессорных станций магистральных газопроводов // Вестник Самар. гос. техн. ун-та. Сер. «Технические науки». 2010. № 6(28). С. 113 – 117.

Абакумов А.М., Антропов В.Е., Абакумов О.А. Энергетическая эффективность установок охлаждения природного газа с частотно-регулируемым приводом вентиляторов // Вестник Самар. гос. техн. ун-та. Сер. «Технические науки». 2019. № 3. С. 95 – 104.

I. Artyukhov. Energy Efficiency Analysis of Control Algorithms for Fan Electric Drives in Gas Air-Cooling Plants/ I. Artyukhov , A. Abakumov, A. Zemtsov, Y. Yerbayev,V. Zakharov // International Conference on Efficient Production and Processing ICEPP / Lecture Notes in Civil Engineering, P. 46-55.

Кумар Б.К., Выгонюк П.И. Система автоматического управления аппаратами воздушного охлаждения сырого при-родного газа // Вестник казахского национального техн. ун-та им. К.И. Сатнаева. 2011. №1 (83). С. 67 – 71.

Linde R. Advantage of pipelining gas at low temperatures/ R. Linde // Pipe Line Industry. 1984. Vol. 55. No 3. P. 49 – 56.

Abakumov A.M., Stepashkin I.P. Research of the adaptive automatic control system at the natural gas air-cooling unit // 2017 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). 16-19 May 2017. doi: 10.1109/ICIEAM.2017.8076297.

Abakumov A.M., Stepashkin I.P. The Adaptive Automatic Control System of Natural Gas Air-Cooling Unit // 2018 Interna-tional Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies, FarEastCon 2018 2019. С. 8602811.

Абакумов А.М., Мигачев А.В., Степашкин И.П. Исследование системы управления аппаратом воздушного охла-ждения природного газа // Известия вузов. Электромеханика. 2016. № 6. С. 130 – 134. DOI:10.17213/0136-3360-206-6-130-134

Артюхов И.И., Бочкарева И.И., Тримбач A.A. Качество электроэнергии в системе электроснабжения газотурбинной компрессорной станции в условиях оснащения установок охлаждения газа частотно-регулируемым электроприводом вентиля-торов // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2011. № 4 (60). Вып. 2. С. 165- 170.

Бочкарева И.И. Обеспечение электромагнитной совместимости частотно-регулируемых установок охлаждения газа с источниками электроснабжения: Автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.09.03. Саратов: Сарат. гос. гехн. ун-т., 2012. 19 с.

Некоторые аспекты применения частотно-регулируемого электропривода в системах воздушного охлаждения ком-примированного газа / И.И. Артюхов, И.И. Аршакян., М.В. Жабский, А.В. Коротков, Н.В. Погоди., А.А. Тримбач // Вестник Саратовского гос. техн. ун-та. 2006. № 1 (100). Вып. 1. С. 20 – 29.