avroenОмский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение"Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering2588-03732587-764XОмский государственный технический университет10.25206/2588-0373-2025-9-1-5-13XKTMJHavroen-16Research ArticleЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕPOWER AND CHEMICAL ENGINEERINGОсобенности рабочих режимов дожимных поршневых компрессоров на базе тихоходной длинноходовой компрессорной ступени в составе мобильных компрессорных станцийPeculiarities of operating modes of booster piston compressors based on a low-speed long-stroke compressor stage in mobile compressor stationshttps://orcid.org/0000-0001-9858-7687ЮшаВ. Л.YushaV. L.

ЮША Владимир Леонидович, доктор технических наук, профессор (Россия), главный специалист тех­нического отдела

644042, г. Омск, ул. Иртышская набережная, 11, корп. 1

AuthorID (SCOPUS): 6505861937

ResearcherID: J-8079-2013

YUSHA Vladimir Leonidovich, Doctor of Technical Sciences, Professor, Chief Specialist of the Technical Department

Omsk, Irtyshskaya Embankment St., bld. 11/1, 644042

AuthorID (SCOPUS): 6505861937

ResearcherID: J-8079-2013

1978yusha@mail.ruБусаровС. С.BusarovS. S.

БУСАРОВ Сергей Сергеевич, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Холодиль­ная и компрессорная техника и технология»

644050, г. Омск, пр. Мира, 11

AuthorID (РИНЦ): 610336

AuthorID (SCOPUS): 51560987400

BUSAROV Sergey Sergeevich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Refrigeration and Compressor Equipment and Technology Department

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

AuthorID (RSCI): 610336

AuthorID (SCOPUS): 51560987400

bssi1980@mail.ruОАО «Сибнефтетранспроект»РоссияOJSC «Sibneftetransproekt»Russian FederationОмский государственный технический университетРоссияOmsk State Technical UniversityRussian Federation20253003202591513Copyright © Юша В.Л., Бусаров С.С., 20252025Юша В.Л., Бусаров С.С.Yusha V.L., Busarov S.S.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ariem.omgtu.ru/jour/article/view/16

Рассмотрена взаимосвязь повышения температуры в стандартной точке всасывания дожимной длинноходовой тихоходной поршневой компрессорной ступени с изменением параметров со­стояния в рабочей полости цилиндра и с её интегральными характеристиками. Параметрический анализ выполнен с применением апробированной и верифицированной математической модели действительных рабочих процессов рассматриваемой ступени. По результатам проведённого расчётно-теоретического анализа доказана принципиальная возможность реализации рабочих режимов, при которых средняя температура нагнетания данной ступени ниже температуры в её стандартной точке всасывания. При этом применительно к условиям всасывания в данную ступень имеет место повышение коэффициента подачи. Представленные результаты отражают особенности рабочих процессов рассматриваемой поршневой компрессорной ступени и позво­ляют прогнозировать возможность её эффективного применения в качестве дожимной в составе мобильных компрессорных станций.

The article considers the relationship between the increase in temperature at the standard suction point of a booster long-stroke low-speed piston compressor stage and the change in the state parameters in the working cavity of the cylinder and its integral characteristics. The parametric analysis is performed using a proven and verified mathematical model of the actual working processes of the stage in question. Based on the results of the conducted calculation and theoretical analysis, the fundamental possibility of implementing operating modes in which the average discharge temperature of a given stage is lower than the temperature at its standard suction point is proven. At the same time, with regard to the suction conditions in a given stage, there is an increase in the delivery coefficient. The presented results reflect the features of the operating processes of the piston compressor stage under consideration and allow predicting the possibility of its effective use as a booster stage in mobile compressor stations.

дожимной поршневой компрессортихоходная длинноходовая ступеньрабочие процессыматематическая модельповышенная температура всасываниясредняя темпера­тура нагнетаниякоэффициент подачииндикаторный КПДмобильная компрессорная станция.booster piston compressorlow-speed long-stroke stageoperating processesmathematical modelincreased suction temperatureaverage discharge temperaturedelivery coefficientindicated efficiencymobile compressor station.ReferencesКаталог продукции Невьянского машиностроительно­ го завода. URL: https://nmz-group.ru/catalog/kompressornye-stantsii/ (дата обращения: 20.10.2024).Katalog produktsii Nev′yanskogo mashinostroitel′nogo zavoda [Product catalogue of Nevyansk Machine Building Plant]. URL: https://nmz-group.ru/catalog/kompressornye-stantsii/ (accessed: 20.10.2024). (In Russ.).Каталог продукции Челябинского компрессорного завода. URL: https://www.chkz.ru/catalog/Diesel-generator-installations/ (дата обращения: 20.10.2024).Katalog produktsii Chelyabinskogo kompressornogo zavoda [Product catalogue of Chelyabinsk Compressor Plant]. URL: https://www.chkz.ru/catalog/Diesel-generator-installations/ (accessed: 20.10.2024). (In Russ.).Каталог продукции Уральского компрессорного завода. URL: https://www.ukz.ru/ (дата обращения: 20.10.2024).Katalog produktsii Ural′skogo kompressornogo zavoda [Product catalogue of Ural Compressor Plant]. URL: https://www.ukz.ru/ (accessed: 20.10.2024). (In Russ.).Каталог продукции Краснодарского компрессорного за­вода. URL: https://kkzav.ru/ (дата обращения: 20.10.2024).Katalog produktsii Krasnodarskogo kompressornogo zavoda [Product catalogue of Krasnodar Compressor Plant]. URL: https://kkzav.ru/ (accessed: 20.10.2024). (In Russ.).Прилуцкий И. К., Казимиров А. В., Молодова Ю. И., Галяев П. О. Передвижные компрессорные станции. Перспек­тивы развития // Компрессорная техника и пневматика. 2019. № 1. С. 24–30. EDN: UCTWPV.Prilutskiy I. K., Kazimirov A. V., Molodova Yu. I., Galyayev P. O. Peredvizhnyye kompressornyye stantsii. Perspektivy razvitiya [Mobile compressor stations. prospect development]. Kompressornaya tekhnika i pnevmatika. Compressors & Pneumatics. 2019. No. 1. P. 24–30. EDN: UCTWPV. (In Russ.).Общие правила взрывобезопасности для взрывопо­жароопасных химических, нефтехимических и нефтепере­рабатывающих производств: приказ от 15 декабря 2020 года № 553 об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности. URL: https://normativ.kontur.ru/document?moduleId=1&documentId=390702 (дата обращения: 20.10.2024).Obshchiye pravila vzryvobezopasnosti dlya vzryvo-pozharoopasnykh khimicheskikh, neftekhimicheskikh i neftepererabatyvayushchikh proizvodstv: prikaz ot 15 dekabrya 2020 goda № 553 ob utverzhdenii Federal′nykh norm i pravil v oblasti promyshlennoy bezopasnosti [General safety rules for explosion and fire hazardous chemical, petrochemical and oil refining production facilities: Order No. 553 of December 15, 2020 on approval of Federal norms and rules in the industrial safety sphere]. URL: https://normativ.kontur.ru/document?moduleId=1&documentId=390702 (accessed: 20.10.2024). (In Russ.).ГОСТ Р 54802–2011 (ИСО 13631:2002). Нефтяная и газовая промышленность. Компрессоры поршневые газовые агрегатированные. Технические требования. Введ. 01–06–2013. Москва: Стандартинформ, 2014. 92 c.GOST R 54802-2011 (ISO 13631:2002). Neftyanaya i gazovaya promyshlennost′. Kompressory porshnevyye gazovyye agregatirovannyye. Tekhnicheskiye trebovaniya [Petroleum and natural gas industries. Packaged reciprocating gas compressors. Technical requirements]. Moscow, 2014. 92 p. (In Russ.).Васильев Ю. С., Петреня Ю. К., Солдатова К. В. [и др.]. Труды политехнической научной школы турбокомпрессоро­строения 21 века. Санкт-Петербург: Политех-Пресс, 2023. 384 с.Vasil′yev Yu. S., Petrenya Yu. K., Soldatova K. V. [et al.]. Trudy politekhnicheskoy nauchnoy shkoly turbokompressorostroyeniya 21 veka [Proceedings of the Polytechnic Scientific School of Turbocompressor Engineering of the 21st Century.]. Saint Petersburg, 2023. 384 p. (In Russ.).Хисамеев И. Г., Максимов В. А. Двухроторные винто­вые и прямозубые компрессоры: теория, расчет и проектиро­вание. Казань: Фэн, 2000. 638 с.Khisameyev I. G., Maksimov V. A. Dvukhrotornyye vintovyye i pryamozubyye kompressory: teoriya, raschet i proyektirovaniye [Dual rotor screw and spur screw compressors: theory, calculation and design]. Kazan, 2000. 638 p. (In Russ.).Прилуцкий И. К., Наумчик И. В., Казимиров А. В. [и др.]. Влияние величины внутренней поверхности теплообмен­ной поверхности цилиндров поршневых компрессоров с кри­вошипно-шатунным и линейным приводом на интенсивность теплообменных процессов в ступенях с повышенным отноше­нием давлений // Вестник Международной академии холода. 2022. № 1. С. 11–25. DOI: 10.17586/1606-4313-2022-21-1-11-25. EDN: BGFIEV.Prilutskiy I. K., Naumchik I. V., Kazimirov A. V. [et al.]. Vliyaniye velichiny vnutrenney poverkhnosti teploobmennoy poverkhnosti tsilindrov porshnevykh kompressorov s krivoshipnoshatunnym i lineynym privodom na intensivnost′ teploobmennykh protsessov v stupenyakh s povyshennym otnosheniyem davleniy [The effect of the internal heat-exchange surface of the cylinders in the reciprocating compressors with crank-and-rod and linear drive]. Vestnik Mezhdunarodnoy akademii kholoda. Journal of International Academy of Refrigeration. 2022. No. 1. P. 11–25. DOI: 10.17586/1606-4313-2022-21-1-11-25. EDN: BGFIEV. (In Russ.).Пластинин П. И. Поршневые компрессоры. В 2 т. Т. 1. Теория и расчёт. 3-е изд., перераб. и доп. Москва: Ко­лосС, 2006. 456 с.Plastinin P. I. Porshnevyye kompressory. V 2 t. T. 1. Teoriya i raschet [Piston compressors. In 2 vols. Vol. 1. Theory and calculation]. 3rd ed., revision and supplement. Moscow, 2006. 456 p. (In Russ.).Yusha V. L., Den’gin V. G., Busarov S. S., Nedovenchanyi A. V., Gromov A. Yu. The estimation of thermal conditions of highly-cooled long-stroke stages in reciprocating compressors // Procedia Engineering. 2015. Vol. 113. P. 264–269. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.07.333.Yusha V. L., Den’gin V. G., Busarov S. S., Nedovenchanyi A. V., Gromov A. Yu. The estimation of thermal conditions of highly-cooled long-stroke stages in reciprocating compressors. Procedia Engineering. 2015. Vol. 113. P. 264–269. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.07.333. (In Engl.)Yusha V. L., Busarov S. S., Gromov A. Yu. Assessment of the Prospects of Development of Medium-Pressure Single-Stage Piston Compressor Units // Chemical and Petroleum Engineering. 2017. Vol. 53. P. 453–458. DOI: 10.1007/s10556-017-0362-2.Yusha V. L., Busarov S. S., Gromov A. Yu. Assessment of the Prospects of Development of Medium-Pressure Single-Stage Piston Compressor Units. Chemical and Petroleum Engineering. 2017. Vol. 53. P. 453–458. DOI: 10.1007/s10556-017-0362-2. (In Engl.)Громов А. Ю. Разработка поршневых ступеней с ли­нейным приводом для малорасходных компрессорных агрега­тов и исследование их рабочих процессов: дис. … канд. техн. наук. Омск, 2017. 213 с.Gromov A. Yu. Razrabotka porshnevykh stupeney s lineynym privodom dlya maloraskhodnykh kompressornykh agregatov i issledovaniye ikh rabochikh protsessov [Development of piston stages with linear drive for low-flow compressor sets and research of their working processes]. Omsk, 2017. 213 p. (In Russ.).Недовенчаный А. В. Повышение энергетической и динамической эффективности малорасходного одноступен­чатого компрессорного агрегата с линейным гидроприводом: дис. … канд. техн. наук. Омск, 2020. 232 с.Nedovenchanyy A. V. Povysheniye energeticheskoy i dinamicheskoy effektivnosti maloraskhodnogo odnostupenchatogo kompressornogo agregata s lineynym gidroprivodom [Increasing the Energy and Dynamic Efficiency of a Piston Low-Flow SingleStage Compressor Unit with a Linear Hydraulic Drive]. Omsk, 2020. 232 p. (In Russ.).Прилуцкий И. К., Казимиров А. В., Молодова Ю. И., Татаренко Ю. В. Прогноз параметров экспериментальной ступени компрессора с линейным приводом и переменным диаметром цилиндра при работе в составе систем электро­химической регенерации воздуха // Вестник Международной академии холода. 2021. № 4. С. 18–29. DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-4-18-29. EDN: PGFAFQ.Prilutskiy I. K., Kazimirov A. V., Molodova Yu. I., Tatarenko Yu. V. Prognoz parametrov eksperimental′noy stupeni kompressora s lineynym privodom i peremennym diametrom tsilindra pri rabote v sostave sistem elektrokhimicheskoy regeneratsii vozdukha [Prediction of the parameters for the experimental stage of the compressor with a linear drive and a variable cylinder diameter when operating as a part of electrochemical air regeneration systems]. Vestnik Mezhdunarodnoy akademii kholoda. Journal of International Academy of Refrigeration. 2021. No. 4. P. 18–29. DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-4-18-29. EDN: PGFAFQ. (In Russ.).Кавтарадзе Р. З. Локальный теплообмен в поршневых двигателях. Москва: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. 592 с.Kavtaradze R. Z. Lokal′nyy teploobmen v porshnevykh dvigatelyakh [Local heat exchange in reciprocating engines]. Moscow, 2001. 592 p. (In Russ.).Пластинин П. И., Юша В. Л., Бусаров С. С. Анализ не­стационарных температурных полей в стенках цилиндра ком­прессорной ступени // Омский научный вестник. 2006. № 5, вып. 39. С. 96–101. EDN: HVOVND.Plastinin P. I., Yusha V. L., Busarov S. S. Analiz nestatsionarnykh temperaturnykh poley v stenkakh tsilindra kompressornoy stupeni [Analysis of changing temperature fields in walls of compressor's stage cylinder]. Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2006. No. 5, Issue 39. P. 96–101. EDN: HVOVND. (In Russ.).Калекин В. С., Калекин Д. В., Нефедченко А. Н. Ма­тематическая модель поршневого пневмодвигателя с самодей­ствующими клапанами // Омский научный вестник. 2013. № 3 (123). C. 72–76. EDN: RSSIZX.Kalekin V. S., Kalekin D. V., Nefedchenko A. N. Matematicheskaya model′ porshnevogo pnevmodvigatelya s samodeystvuyushchimi klapanami [Mathematical model of piston pneumatic engine with self-acting valves]. Omskiy nauchnyy vestnik. Omsk Scientific Bulletin. 2013. No. 3 (123). P. 72–76. EDN: RSSIZX. (In Russ.).Кобыльский Р. Э. Применение комбинированного уплотнения для снижения нагрузки, действующей на цилин­дропоршневое уплотнение // Вестник Белгородского государ­ственного технологического университета им. В. Г. Шухова. 2022. № 7. C. 117–125. DOI: 10.34031/2071-7318-2022-7-7-117-125. EDN: SXWLFO.Kobylskiy R. E. Primeneniye kombinirovannogo uplotneniya dlya snizheniya nagruzki, deystvuyushchey na tsilindroporshnevoye uplotneniye [The use of a combined seal to reduce the load acting on the cylinder piston seal]. Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta im. V. G. Shukhova. Bulletin of Belgorod State Technological University Named after. V. G. Shukhov. 2022. No. 7. P. 117–125. DOI: 10.34031/2071-7318-2022-7-7-117-125. (In Russ.).Бусаров И. С., Бусаров С. С., Юша В. Л. Влияние де­формации проточной части эластомерных элементов самодей­ствующих клапанов на характеристики тихоходных длиннохо­довых компрессорных ступеней // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машинострое­ ние. 2021. Т. 5, № 4. С. 33–38. DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-4-33-38. EDN: ZZBIUU.Busarov I. S., Busarov S. S., Yusha V. L. Vliyaniye deformatsii protochnoy chasti elastomernykh elementov samodeystvuyushchikh klapanov na kharakteristiki tikhokhodnykh dlinnokhodovykh kompressornykh stupeney [The effect of deformation of flow part of elastomeric elements of self-acting valves on characteristics of low-speed long-stroke compressor stages]. Omskiy nauchnyy vestnik. Ser. Aviatsionnoraketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2021. Vol. 5, no. 4. P. 33–38. DOI: 10.25206/2588-0373-2021-5-4-33-38. EDN: ZZBIUU. (In Russ.).Busarov I., Yusha V., Busarov S., Kobilsskiy R. Comparative evaluation of methods for calculating the dynamics of selfacting valves in reciprocating compressor units // Chemical and Petroleum Engineering. 2020. Vol. 56. P. 644–652. DOI: 10.1007/s10556-020-00824-6.Busarov I., Yusha V., Busarov S., Kobilskiy R. Comparative evaluation of methods for calculating the dynamics of self-acting valves in reciprocating compressor units. Chemical and Petroleum Engineering. 2020. Vol. 56. P. 644–652. DOI: 10.1007/s10556-020-00824-6. (In Engl.).Прилуцкий И. К., Молодова Ю. И., Галяев П. О. [и др.]. Особенности процессов теплообмена в ступенях малорасход­ных машин объёмного действия с различными механизма­ ми движения // Вестник Международной академии холода. 2017. № 4. С. 30–40. DOI: 10.21047/1606-4313-2017-16-4-30-40. EDN: YOOIAP.Prilutskiy I. K., Molodova Yu. I., Galyayev P. O. [et al.]. Osobennosti protsessov teploobmena v stupenyakh maloraskhodnykh mashin ob′′yemnogo deystviya s razlichnymi mekhanizmami dvizheniya [Peculiarities of heat exchange processes in the stages of small-scale machines of volume action with different mechanisms of movement]. Vestnik Mezhdunarodnoy akademii kholoda. Journal of International Academy of Refrigeration. 2017. No. 4. P. 30–40. DOI: 10.21047/1606-4313-2017-16-4-30-40. EDN: YOOIAP. (In Russ.).Бусаров С. С. Повышение эффективности компрес­сорного оборудования дорожно-строительных машин: дис. … канд. техн. наук. Омск, 2008. 123 с.Busarov S. S. Povysheniye effektivnosti kompressornogo oborudovaniya dorozhno-stroitel′nykh mashin [Increase of compressor equipment efficiency of road-building machines]. Omsk, 2008. 123 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.