Increasing energy efficiency of natural gas reduction due to use of rotary piston engines
| dc.contributor.author | Mytrofanov, Oleksandr. S. | |
| dc.contributor.author | Proskurin, Arkadii Yu. | |
| dc.contributor.author | Митрофанов, О. С. | |
| dc.contributor.author | Проскурін, А. Ю. | |
| dc.date.accessioned | 2021-04-13T06:59:05Z | |
| dc.date.available | 2021-04-13T06:59:05Z | |
| dc.date.issued | 2020 | |
| dc.description | Mytrofanov, O. S. Increasing energy efficiency of natural gas reduction due to use of rotary piston engines = Підвищення енергоефективності редукування природного газу завдяки використанню роторно-поршневих двигунів / O. S. Mytrofanov, A. Yu. Proskurin // Зб. наук. пр. НУК. – Миколаїв : НУК, 2020. – № 3 (481). – С. 40–47. | uk_UA |
| dc.description.abstract | Анотація. Мета. Оцінка ефективності застосування роторно-поршневих двигунів нової конструкції як утилізатора енергії надлишкового тиску природного газу під час його редукування в газотранспортних та газорозподільних системах. Методика. Для дослідження процесів утилізації енергії надлишкового тиску природного газу під час його редукування в газотранспортних та газорозподільних системах із використанням роторно-поршневих розширювальних машин нової конструкції доцільно використовувати метод математичного моделювання. Математична модель ураховує основні особливості нової конструкції розширювальної машини та є адекватною, оскільки досить точно відображає основні процеси в робочому циліндрі. Результати. Дослідження ефективності утилізації енергетичного потенціалу стиснутого природного газу виконано для автоматизованої газорозподільної станції, розрахованої на живлення одного споживача типорозміру ГРС-5 (номінальна витрата природного газу становить 5 000 Нм3/ч, тиск на вході – 1,2…5,5 МПа, на виході – 0,003…1,2 МПа). Запропоновано принципову схему автоматизованої газорозподільної станції з використанням утилізаційних детандер-генераторів електричного струму. Як розширювальна машина використовується роторно-поршневий двигун 20 РПД-7,5/5,89, який завдяки своїй конструкції об’єднує переваги детандерів об’ємної й кінетичної дії, ефективно працює за різних параметрів робочого тіла. Це дозволяє розширити межі застосування детандерів і уніфікувати обладнання. Детандер-генератори розміщуються в пункті редукування паралельно основній та резервній нитці редукування природного газу, що дає змогу оптимізувати роботу газорозподільної станції на всіх експлуатаційних режимах (значення тиску та витрати природного газу). Так, залежно від тиску (1,2…5,5 МПа) та витрати (5 500…2200 Нм3/год) природного газу ефективна потужність роторно-поршневого двигуна становить 132…29 кВт. Завдяки своїм конструктивним особливостям (відсутність мертвого об’єму, можливість регулювання фаз газорозподілу та режимів роботи двигуна завдяки ступеню наповнення циліндра) роторно-поршневий двигун 20 РПД-7,5/5,89 забезпечує високі показники питомої ефективної витрати природного газу. Так, залежно від режиму роботи детандер-генератора витрати природного газу змінюються і межах 34,4…56,7 кг/кВт∙год. Наукова новизна. Індикаторні діаграми за різних значень тиску природного газу на вході в роторно-поршневий двигун. Подано залежності зміни ефективних і експлуатаційних показників детандер-генераторної енергетичної установки. Практична значимість. Проведена оцінка об’ємів утилізованої енергії стиснутого природного газу для автоматизованої газорозподільної станції із середньою місячною витратою 0,6…3,3 мільйони м3. Щомісячна генерація енергії залежно від витрати становить від 9 до 89 МВт. | uk_UA |
| dc.description.abstract1 | Abstract. Purpose. Evaluate the efficiency of using a new design rotary piston engine as a utilizer of natural gas excess pressure energy during its reduction in gas transportation and gas distribution systems. Method. To study the processes of energy utilization of excess pressure of natural gas during its reduction in gas transportation and gas distribution systems using rotary piston expansion machines of a new design, it is advisable to use the method of mathematical modeling. The mathematical model takes into account the main features of the new design of the expansion machine and is adequate, since it accurately reflects the main processes occurring in the working cylinder. Results. A study of the efficiency of utilization of the energy potential of compressed natural gas is carried out for an automated gas distribution station designed to power one consumer of GDS-5 frame size (nominal consumption of natural gas is 5 000 Nm3/h, inlet pressure is 1,2...5,5 MPa, outlet pressure is 0,003...1,2 MPa). A schematic diagram of an automated gas distribution station using utilization expander generators of electric current is proposed. 20 RPD-7.5/5.89 rotary piston engine is used as an expansion machine, which, due to its design, combines the advantages of volumetric and kinetic expanders and, accordingly, effectively operates at various parameters of the working fluid. This allows to expand the scope of the expander application and unify the equipment. Expander-generators are placed in the reduction point parallel to the main and reserve natural gas reduction lines, which allows to optimize the operation of the gas distribution station in all operating modes (pressure and consumption rates of natural gas). So, depending on pressure (1,2...5,5 MPa) and flow (5 500...2 200 Nm3/h) of natural gas, the effective power of the rotary piston engine is 132...29 kW. Due to its design features (no dead volume, the ability to adjust the valve timing and engine operating modes due to the degree of cylinder filling) 20 RPD-7.5/5.89 rotary piston engine provides high specific effective consumption of natural gas. So, depending on the operating mode of the expander generator, the consumption of natural gas varies between 34,4...56,7 kg/kW∙h. Scientific novelty. Indicator diagrams are given for different values of pressure of natural gas at the inlet to the rotary piston engine. The dependences of changes in the effective and operational parameters of the expander-generator power plant are given. Practical importance. The volumes of utilized energy of compressed natural gas for an automated gas distribution station with an average monthly flow rate of 0,6...3,3 million m3 were estimated. The monthly energy generation, depending on the consumption, ranges from 9 to 89 MW. | uk_UA |
| dc.identifier.issn | 2311–3405 (Print) | |
| dc.identifier.issn | 2313-0415 (Online) | eng |
| dc.identifier.uri | https://eir.nuos.edu.ua/handle/123456789/3842 | |
| dc.language.iso | en | uk_UA |
| dc.relation.ispartofseries | 621.438 | uk_UA |
| dc.subject | expander generator | uk_UA |
| dc.subject | natural gas | uk_UA |
| dc.subject | gas distribution station | uk_UA |
| dc.subject | rotary piston engine | uk_UA |
| dc.subject | gas reduction | uk_UA |
| dc.subject | effective and operational parameters | uk_UA |
| dc.subject | детандер-генератор | uk_UA |
| dc.subject | природний газ | uk_UA |
| dc.subject | газорозподільна станція | uk_UA |
| dc.subject | роторно-поршневий двигун | uk_UA |
| dc.subject | редукування газу | uk_UA |
| dc.subject | ефективні й експлуатаційні показники | uk_UA |
| dc.title | Increasing energy efficiency of natural gas reduction due to use of rotary piston engines | uk_UA |
| dc.title1 | Підвищення енергоефективності редукування природного газу завдяки використанню роторно-поршневих двигунів | uk_UA |
| dc.title2 | 2020 | |
| dc.type | Article | uk_UA |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Вантажиться...
- Назва:
- Mytrofanov.pdf
- Розмір:
- 433.54 KB
- Формат:
- Adobe Portable Document Format
- Опис:
- стаття
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 7.05 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: