Increasing energy efficiency of natural gas reduction due to use of rotary piston engines - Mytrofanov, Oleksandr. S.; Proskurin, Arkadii Yu.; Митрофанов, О. С.; Проскурін, А. Ю. (My University, 2020)
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.
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.
Keywords: expander generator; natural gas; gas distribution station; rotary piston engine; gas reduction; effective and operational parameters; детандер-генератор; природний газ; газорозподільна станція; роторно-поршневий двигун; редукування газу; ефективні й експлуатаційні показники