Расчетно-пояснительная записка-Модернизация аппарата воздушного охлаждения газ 2АВО-75-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа-Нефтегазовая промышленность

Расчетно-пояснительная записка-Модернизация аппарата воздушного охлаждения газ 2АВО-75-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа-Нефтегазовая промышленность
2 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ АППАРАТА ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗА

2.1 Выбор базовой модели и техническая характеристика аппарата воз-душного охлаждения газа

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 стоимости эквивалентного по площади теплообмена кожухотрубчатого теплообменни-ка. 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 большеs 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.
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.
Учитывая все вышеперечисленные факторы, для модернизации принима-ем 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 модер-низирован для достижения цели поставленной в данном дипломе. Техническая характеристика АВО представлена в таблице 2.1.

3 ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ АГРЕГАТА ВОЗДУШНОГО
ОХЛАЖДЕНИЯ 2АВО-75

3.1 Постановка задачи исследования

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.
В данном дипломном проекте был произведен анализ аппаратов воздуш-ного охлаждения газа отечественных и зарубежных производителей. На осно-вании расчета основных параметров, геометрических размеров и анализа про-веденных патентных исследований обоснована целесообразность модернизации аппарата воздушного охлаждения газ 2АВЗ-75.
В качестве модернизации предложено разработать конструкцию коллек-тора 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 кон-струкция вентилятора, лопасти которого выполнены из стеклопластика, что снижает вес вентилятора, а центральная часть вентилятора – «звезда», позво-ляет 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 изготов-ления 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 усовершенствован-ной конструкции составил 0,4 года, а полезный экономический эффект составил 598649,34 рублей
Освещены вопросы охраны труда и окружающей среды при эксплуата-ции и ремонте передвижной компрессорной станции, рассмотрены меры по-жарной безопасности, источники загрязнения окружающей природной среды.
В результате проделанной в дипломном проекте работы приходим к вы-воду,
что модернизация аппарата воздушного охлаждения газа выгодна, как с тех-нической, так и с экономической точки зрения.