Исследование работы аппарата воздушного охлаждения 2АВО-75 компрессорного цеха с усовершенствованием конструкции вентилятора и коллектора-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Исследование работы аппарата воздушного охлаждения 2АВО-75 компрессорного цеха с усовершенствованием конструкции вентилятора и коллектора. Задачи исследования сводятся к сбору и анализу данных по рабате агре-гата воздушного охлаждения 2АВО-75 и конструкции его вентилятора и кол-лектора. При исследовании агрегата воздушного охлаждения 2АВО-75 необ-ходимо произвести:
- произвести условий работы и показателей надежности;
- рассмотреть возможные конструкции вентилятора и коллектора.

3.2 Результаты проведенных исследований

Как известно, удельный объем воздуха в 830 раз больше, а теплоемкость в четыре раза меньше, чем у воды. Однако расход энергии на транспортировку теплоносителя в том и другом случае примерно одинаковы, так как для возду-ха требуется небольшой напор - 13-15 мм вод. ст., а для воды - 10-25 м. Низ-кий коэффициент теплоотдачи от труб к воздуху в АВО компенсируется увели-чением теплоотводящей поверхности путем ее оребрения.
Применение воздушного охлаждения вместо водяного позволяет значи-тельно сократить расход воды (до 80%) и количество стоков. С использовани-ем системы воздушного охлаждения имеется возможность расширять суще-ствующие производственные мощности и создавать новые в районах, удален-ных от источников воды.
Современный нефтехимический комбинат расходует для охлаждения 60-80 тыс. м воды в час. Сооружения водоснабжения и канализации занимают до 12-15% общей площади завода, а стоимость строительства систем водяного охла-ждения составляет 9-12% от стоимости строительства всего завода. Для соору-жения сетей водопровода и канализации нефтехимического комбината расход труб (стальных, чугунных, керамических и железобетонных) достигает не-скольких десятков тысяч тонн.
При замене водяного охлаждения воздушным площадь застройки значи-тельно уменьшается за счет исключения площадей, занимаемых блоками обо-ротного водоснабжения, и за счет возможности расположения АВО рядом с технологическим оборудованием ила над ним. Площадь, занимаемая АВО, со-ставляет 1,5-2,0% от площади завода.
Установка на месте АВО проста, а объем работ по подготовке площади невелик. При использовании системы воздушного охлаждения объем строи-тельства сетей водопровода и канализации уменьшается в 2-3 раза, что значи-тельно сокращает (до 1-1,5 лет) сроки подготовки площади для сооружения основных производственных установок.
Стоимость АВО (с вентилятором и приводом) в 2-4 раза больше стоимо-сти эквивалентного по площади теплообмена кожухотрубчатого теплообмен-ника. Но поскольку воздушное охлаждение не требует строительства системы оборотного водоснабжения и водоочистки, капиталовложения на систему воз-душного охлаждения оказываются примерно на 40% меньше.
Эксплуатационные расхода на водяное или воздушное охлаждение со-стоят из расходов на обслуживание и ремонт установок (включая систему по-дачи, отработки и слива воды) и затрат на потребляемую вентиляторами или насосами электроэнергию. В аппаратах с водяным охлаждением (особенно в кожухотрубчатых) трубы подвергаются коррозии как со стороны технологи-ческого потока, так и со стороны воды.
Из-за обложений накипи и загрязнений в аппаратах с водяным охлажде-нием снижается коэффициент теплопередачи, в связи с чем требуется часто останавливать аппарата для чистки и ремонта; помимо этого., приходится со-здавать резервные поверхности теплообмена. Борьба с коррозией, чистка и ремонт аппаратов требуют больших эксплуатационных расходов. Благодаря незначительным коррозии и загрязнениям ребристой поверхности труб со сто-роны воздуха при использовании АВО резервные теплообменные поверхности не нужны. Срок службы АВО намного больше, чем у аппаратов водяного охлаждения, а приводы вентиляторов в воздушной атмосфере работают почти без повреждений.
Для АВО основной статьей эксплуатационных расходов является стои-мость потребляемой электроэнергии. Однако АВО большую часть времени го-да имеют резерв мощности силовой установки (когда температура окружаю-щего воздуха ниже расчетной). Благодаря принимаемым мерам для экономии электроэнергии в такие дни среднегодовая потребность вентиляторов в элек-троэнергии ниже, чем потребность насосов, перекачивающих воду.
Ориентировочно, соотношение затрат на обслуживание и ремонт водя-ных и воздушных теплообменников составляет 4:1.
Поскольку воздух почти не оказывает коррозионного воздействия на трубы АВО, для их изготовления могут быть использованы более дешевые ма-териалы, чем для труб кожухотрубчатых теплообменников.
Применение системы воздушного охлаждения исключает возможность попадания воды в технологический поток в позволяет проводить чистку наружной поверхности труб во время работы аппарата.
В случае отсутствия электроэнергии AВО могут работать благодаря есте-ственной тяге с нагрузкой 25-30% от расчетной.
Устанавливаемые на открытых площадках аппараты воздушного охла-ждения подвергаются влиянию резких колебаний температуры, воздействию дождя, града, нагреву солнечными лучами и замерзанию, что усложняет регу-лирование процесса теплообмена.
Считают, что АВО пожароопасны, поскольку в них возможна утечка тех-нологических продуктов и раздувание пламени вентилятором.
К недостаткам АВО относится также большой шум, создаваемый рабо-тающими вентиляторами.

3.3 Рекомендации

На основании проведенного исследования определяем преимущества предлагаемых конструкций вентилятора и коллектора агрегата:
- предотвращение переохлаждения потока;
- снижен вес лопастей и вентилятора;
- повысилась эффективность работы коллектора;
- увеличилась долговечность работы агрегата.
Следовательно, научно-технические мероприятия, направленные на мо-дернизацию агрегата воздушного охлаждения 2АВО-75, компрессорная стан-ция №1 Вуктыльского ЛПУМГ ООО «ТрансгазУхта» являются технологически эффективными, и сам проект может быть принят к исполнению.
Как известно, удельный объем воздуха в 830 раз больше, а теплоемкость в четыре раза меньше, чем у воды, Однако расход энергии на транспортировку теплоносителя в том И другом случае примерно одинаковы, так как для возду-ха требуется небольшой напор - 13-15 мм вод. ст., а для воды - 10-25 м. Низ-кий коэффициент теплоотдачи от труб к воздуху в АВО компенсируется увели-чением теплоотводящей поверхности путем ее оребрения.
Применение воздушного охлаждения вместо водяного позволяет значи-тельно сократить расход воды (до 80%) и количество стоков. С использовани-ем системы воздушного охлаждения имеется возможность расширять суще-ствующие производственные мощности и создавать новые в районах, удален-ных от источников воды.
При замене водяного охлаждения воздушным площадь застройки значи-тельно уменьшается за счет исключения площадей, занимаемых блоками обо-ротного водоснабжения, и за счет возможности расположения АВО рядом с технологическим оборудованием ила над ним.
Установка на месте АВО проста, а объем работ по подготовке площади невелик. При использовании системы воздушного охлаждения объем строи-тельства сетей водопровода и канализации уменьшается в 2-3 раза, что значи-тельно сокращает (до 1-1,5 лет) сроки подготовки площади для сооружения основных производственных установок.
Стоимость АВО (с вентилятором и приводом) в 2-4 раза больше стои-мос-ти эквивалентного по площади теплообмена кожухотрубчатого теплообменника. Но поскольку воздушное охлаждение не требует строительства системы оборотного водоснабжения и водоочистки, капиталовложения на систему воздушного охлаждения оказываются примерно на 40% меньше.
Эксплуатационные расхода на водяное или воздушное охлаждение состоят из расходов на обслуживание и ремонт установок (включая систему подачи, отработки и слива воды) и затрат на потребляемую вентиляторами или насосами электроэнергию. В аппаратах с водяным охлаждением (особенно в кожухотрубчатых) трубы подвергаются коррозии как со стороны технологического потока, так и со стороны воды.
Из-за обложений накипи и загрязнений в аппаратах с водяным охлаждением снижается коэффициент теплопередачи, в связи с чем требуется часто останавливать аппарата для чистки и ремонта; помимо этого., приходится создавать резервные поверхности теплообмена. Борьба с коррозией, чистка и ремонт аппаратов требуют больших эксплуатационных расходов. Благодаря незначительным коррозии и загрязнениям ребристой поверхности труб со стороны воздуха при использовании АВО резервные теплообменные поверхности не нужны. Срок службы АВО намного большеs чем у аппаратов водяного охлаждения, а приводы вентиляторов в воздушной атмосфере работают почти без повреждений.
Для АВО основной статьей эксплуатационных расходов является стоимость потребляемой электроэнергии. Однако АВО большую часть времени года имеют резерв мощности силовой установки (когда температура окружающего воздуха ниже расчетной). Благодаря принимаемым мерам для экономии электроэнергии в такие дни среднегодовая потребность вентиляторов в электроэнергии ниже, чем потребность насосов, перекачивающих воду.
Ориентировочно, соотношение затрат на обслуживание и ремонт водяных и воздушных теплообменников составляет 4:1.
Поскольку воздух почти не оказывает коррозионного воздействия на трубы АВО, для их изготовления могут быть использованы более дешевые материалы, чем для труб кожухотрубчатых теплообменников.
Применение системы воздушного охлаждения исключает возможность попадания воды в технологический поток в позволяет проводить чистку наружной поверхности труб во время работы аппарата.
Устанавливаемые на открытых площадках аппараты воздушного охлаждения подвергаются влиянию резких колебаний температуры, воздействию дождя, града, нагреву солнечными лучами и замерзанию, что усложняет регулирование процесса теплообмена.
Считают, что АВО пожароопасны, поскольку в них возможна утечка технологических продуктов и раздувание пламени вентилятором.
Учитывая все вышеперечисленные факторы, для модернизации принимаем аппарат воздушного охлаждения газа 2АВЗ-75 ,рисунок 2.1. АВО данного типа хорошо себя зарекомендовала на предприятии ООО «Газпром трансгаз Ухта», он надежен в эксплуатации, ремотопригоден и легко может быть модернизирован для достижения цели поставленной в данном дипломе. Техническая характеристика АВО представлена в таблице 2.1.

В данном дипломном проекте был произведен анализ аппаратов воздушного охлаждения газа отечественных и зарубежных производителей. На основании расчета основных параметров, геометрических размеров и анализа проведенных патентных исследований обоснована целесообразность модернизации аппарата воздушного охлаждения газ 2АВЗ-75.
В качестве модернизации предложено разработать конструкцию коллектора плавного входа воздуха в аппарат воздушного охлаждения газа. Данная конструкция изготавливается из стеклопластика и имеет небольшую массу, что без труда позволяет ее установить на действующий АВО без его значительной доработки.
Также в специальной части дипломного проекта разработана новая конструкция вентилятора, лопасти которого выполнены из стеклопластика, что снижает вес вентилятора, а центральная часть вентилятора – «звезда», позволяет без труда установить всю конструкцию на действующий АВО.
Были рассчитаны основные деталей новой конструкции вентилятора и основные параметры аппарата воздушного охлаждения газа, в том числе с применением современного расчетного комплекса Cosmos Works, вычисления которого базируются на методе конечных элементов.
В технологической части проекта подробно рассмотрен процесс изготовления обоймы, позволяющей установить новую конструкцию вентилятора. Произведен расчет времени, необходимого для выполнения данной работы.
Рассчитаны экономические показатели эффективности от модернизации аппарата воздушного охлаждения газа. Срок окупаемости усовершенствованной конструкции составил 0,4 года, а полезный экономический эффект составил 598649,34 рублей
Освещены вопросы охраны труда и окружающей среды при эксплуатации и ремонте передвижной компрессорной станции, рассмотрены меры пожарной безопасности, источники загрязнения окружающей природной среды.
В результате проделанной в дипломном проекте работы приходим к выводу,
что модернизация аппарата воздушного охлаждения газа выгодна, как с технической, так и с экономической точки зрения.
Аппараты воздушного охлаждения широко используют в со¬ставе станций магистральных газопроводов для охлаждения газа после компримирования и, а также в нефте- и газоперерабатываю¬щей промышленности. Опыт эксплуата-ции АВО подтверждает высокую эффективность и надежность работы таких аппаратов.

1.1.2 Конструктивное исполнение

Аппараты воздушного охлаждения состоят из следующих основных эле-ментов: пучка труб с коллекторами, вентилятора с приводом, регулирующих устройств и опорной части.
Ребристые трубы, коллекторы и рамы образуют секции. Коллекторы снабжаются съемными крышками или пробками, что обеспечивает возмож-ность очистки внутренней поверхности труб. С помощью перегородок в кол-лекторах создается любое число проходов.
Вентиляторы соединяются с трубными секциями посредством диффузо-ров, форма которых должна способствовать выравниванию поля давления и равномерности распределения воздуха по всей охлаждающей поверхности труб.
Теплопередача в АВО осуществляется по принципу противотока. Венти-лятор прогоняет воздух через межтрубное пространство; продукт, протекаю-щий
внутри труб, конденсируется или охлаждается за счет отвода тепла через ребристую поверхность труб.
Конденсаторы - холодильники воздушного оглаждения выполняются в разнообразных конструктивных формах, различающихся компоновкой трубных секций.
Аппараты горизонтального типа ,рисунок 1.1,, трубные секции которых расположены горизонтально, занимают большие площади в 4-10 раз больше, чем кожухотрубчатые аппараты ,рисунок 1.2. Это, однако, не имеет существенного значения для использования их в новых установках, так как из соображений безопасности и удобства эксплуатации между ними предусмотрены значительные интервалы. Вентиляторы могут устанавливаться над секциями или под ними,
АВО горизонтального типа широко применяются в США, где достаточно места для их размещения.
В аппаратах вертикального типа ,рисунок 1.3),трубные секций расположены вертикально, а вентиляторы сбоку. Эти аппараты имеют невысокую производительность и занимают небольшую площадь. Они удобны для использования при модернизации или расширении производства, когда требуется увеличение поверхности конденсационно-холодильной аппаратуры, а площади для ее размещения ограниченны.
Во многих европейских странах распространены теплообменники шатрового типа (или крышеобразные). В таких аппаратах пучки труб монтируются на двух наклонных сторонах треугольной рамы, в основании которой устанавливается один вентилятор ,рисунок 1.4. По бокам теплообменника помещаются направляющие стенки, препятствующие утечке охлаждающего воздуха и воздействию ветра на работу аппарата.
Аппарат шатрового типа занимает вдвое меньшую площадь по сравнению с аппаратом горизонтального типа эквивалентной поверхности, а его поверхность охлаждения лучше защищена от атмосферного воздействия. В этой конструкции величина напора воздуха сведена к минимуму, но такое исполнение аппарата годится только для коротких труб, поскольку площадь обдуваемой поверхности