avroenОмский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение"Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering2588-03732587-764XОмский государственный технический университет10.25206/2588-0373-2025-9-2-33-40NISWJOavroen-89Research ArticleЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕPOWER AND CHEMICAL ENGINEERINGПолучение газодинамических характеристик циркуляционного центробежного компрессора водородсодержащего газа на основе анализа фактических эксплуатационных режимовObtaining gas dynamic characteristics of the circulation centrifugal compressor of hydrogen-containing gas based on the analysis of actual operating modesВаняшовА. Д.VanyashovA. D.

Ваняшов Александр Дмитриевич - кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Холодильная и компрессорная техника и технология».

644050, Омск, пр. Мира, 11

AuthorID (РИНЦ) 285096

AuthorID (SCOPUS) 8300390600

Aleksandr D. Vanyashov – Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Refrigeration and Compressor Equipment and Technology Department, Omsk State Technical University.

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

AuthorID (RSCI) 285096

AuthorID (SCOPUS) 8300390600

adv@omgtu.ruБычковД. В.BychkovD. V.

Бычков Данил Витальевич - главный специалист управления надёжности.

644040, Омск, пр. Губкина, 1

Danil V. Bychkov - Chief Specialist of the Reliability Department, JSC “Gazpromneft-ONPZ”.

Omsk, Gubkin Ave., 1, 644040

БеликовА. В.BelikovA. V.

Беликов Александр Валерьевич – начальник управления надёжности.

644040, Омск, пр. Губкина, 1

Alexander V. Belikov - Head of the Reliability Department, JSC “Gazpromneft-ONPZ”.

Omsk, Gubkin Ave., 1, 644040

Омский государственный технический университетРоссияOmsk State Technical UniversityRussian FederationАО «Газпромнефть-Омский НПЗ»РоссияJSC “Gazpromneft-ONPZ”Russian Federation202530062025923340Copyright © Ваняшов А.Д., Бычков Д.В., Беликов А.В., 20252025Ваняшов А.Д., Бычков Д.В., Беликов А.В.Vanyashov A.D., Bychkov D.V., Belikov A.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ariem.omgtu.ru/jour/article/view/89

Выполнен анализ фактических эксплуатационных режимов работы центробежного компрессора, обеспечивающего циркуляцию водородсодержащего газа в реакторном блоке каталитической изомеризации метаксилола и этилбензола в ортоксилолы и параксилолы. Технологический процесс, а также состояние и свойства катализатора в реакторном блоке определяют концентрацию водорода и молекулярный вес газовой смеси, что, соответственно, приводит к необходимости регулирования режимов работы центробежного компрессора дросселированием на всасывании. Уточнена методика расчета газодинамических характеристик компрессора при регулировании дросселированием на всасывании с учетом особенностей работы в циркуляционном режиме, а именно изменения давления перед дроссельным устройством. Установлено, что при регулировании дросселированием на всасывании циркуляционного центробежного компрессора происходит изменение функции отношения давлений от объемной производительности. Установлено, что фактическая граница помпажа смещена относительно теоретической влево, в зону нисходящей части напорной характеристики.

The analysis of actual operating modes of a centrifugal compressor providing circulation of hydrogen-containing gas in a reactor block of catalytic isomerization of metaxylene and ethylbenzene into orthoxylenes and paraxylenes has been performed. The technological process, as well as the state and properties of the catalyst in the reactor block determine the concentration of hydrogen and the molecular weight of the gas mixture, which, accordingly, leads to the need to regulate the operating modes of the centrifugal compressor by throttling at the suction. The calculation method of the gas-dynamic characteristics of the compressor when regulating by throttling at the suction has been clarified, taking into account the features of operation in the circulation mode, namely, the change in pressure before the throttling device. It has been established that when regulating by throttling at the suction of a circulation centrifugal compressor, the function of the pressure ratio on the volumetric productivity changes. It is established that the actual surge limit is shifted relative to the theoretical limit to the left, into the zone of the descending part of the pressure characteristic.

центробежный компрессоргазодинамические характеристикидросселирование на всасыванииводородсодержащий газграница помпажаэксплуатационные режимырабочие точкиcentrifugal compressorgas-dynamic characteristicssuction throttlinga hydrogen-containing gassurge boundaryoperating modesoperating pointsReferencesДен Г. Н. Проектирование проточной части центробежных компрессоров. Ленинград: Машиностроение, 1980. 232 с.Den G. N. Proyektirovaniye protochnoy chasti tsentrobezhnykh kompressorov [Design of centrifugal compressors flow part]. Leningrad, 1980. 232 р. (In Russ.).Рис В. Ф. Центробежные компрессорные машины. Ленинград: Машиностроение, 1981. 351 с.Ris V. F. Tsentrobezhnyye kompressornyye mashiny [Centrifugal compressors]. Leningrad, 1981. 351 р. (In Russ.).Чистяков Ф. М., Игнатенко В. В., Романенко Н. Т., Фролов Е. С. Центробежные компрессорные машины. Москва: Машиностроение, 1969. 327 с.Chistyakov F. M., Ignatenko V. V., Romanenko N. T., Frolov E. S. Tsentrobezhnyye kompressornyye mashiny [Centrifugal compressors]. Moscow, 1969. 327 p. (In Russ.).Евдокимов В. Е. Оптимальный способ регулирования компрессоров общего назначения // Энергетическое машиностроение. Экспресс-информация. Москва: НИИЭинформэнергомаш, 1980. Вып. 1. С. 1–4.Evdokimov V. E. Optimal’nyy sposob regulirovaniya kompressorov obshchego naznacheniya [Optimum control method for general purpose compressors]. Energeticheskoye Mashinostroyeniye. Ekspress-informatsiya. Moscow, 1980. Issue 1. P. 1–4. (In Russ.).Кучеренко В. В., Гоголев П. В. Повышение эффективности эксплуатации компрессоров К-250 и К-500 // Компрессорная техника и пневматика. 2004. № 7. С. 6–9.Kucherenko V. V., Gogolev P. V. Povysheniye effektivnosti ekspluatatsii kompressorov K-250 i K-500 [Raising the operating efficiency of K-250 and K-500 compressors]. Kompressornaya tekhnika i pnevmatika. Compressor Technology and Pneumatics. 2004. No. 7. P. 6–9. (In Russ.).Архипов В. В., Лысюк В. И., Чернин М. Е. Исследование и разработка нагнетателя природного газа с эффективным регулированием газодинамических характеристик // Компрессорная техника и пневматика. 2004. № 1. С. 5–7.Arkhipov V. V., Lysyuk V. I., Chernin M. E. Issledovaniye i razrabotka nagnetatelya prirodnogo gaza s effektivnym regulirovaniyem gazodinamicheskikh kharakteristik [Research and development of a natural gas blower with efficient control of gas dynamic features]. Kompressornaya tekhnika i pnevmatika. Compressor Technology and Pneumatics. 2004. No. 1. P. 5–7. (In Russ.).Байков И. Р., Файрушин Ш. З., Китаев С. В., Колотилов Ю. В. Повышение энергетической эффективности работы центробежных компрессоров большой мощности на примере нефтеперерабатывающего завода // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2016. № 1. С. 31–35. EDN: XAGILL.Baykov I. R., Fayrushin Sh. Z., Kitayev S. V., Kolotilov Yu. V. Povysheniye energeticheskoy effektivnosti raboty tsentrobezhnykh kompressorov bol’shoy moshchnosti na primere neftepererabatyvayushchego zavoda [Raising energy efficiency of centrifugal compressors with high power by the example of oil refinery]. Transport i khraneniye nefteproduktov i uglevodorodnogo syr’ya. Transport and Storage of Oil Products and Hydrocarbons. 2016. No. 1. P. 31–35. EDN: XAGILL. (In Russ.).Гузельбаев Я. З., Ибрагимов Е. Р., Лившиц Б. М., Лунев А. Т. Плюсы и минусы модернизации электроприводных ГПА с применением частотно-регулируемого привода // Газовая промышленность. 2014. № 12 (715). С. 59–61. EDN: TJUQUZ.Guzelbayev Ya. Z., Ibragimov E. R., Livshits B. M., Lunev A. T. Plyusy i minusy modernizatsii elektroprivodnykh GPA s primeneniyem chastotno-reguliruyemogo privoda [Pros and cons of modernisation of electric-drive GCUs with variable frequency drive]. Gazovaya promyshlennost’. Gas Industry. 2014. No. 12 (715). P. 59–61. EDN: TJUQUZ. (In Russ.).Bentaleb T., Cacitti A., Franciscis S. De, Garulli A. Model Predictive Control for pressure regulation and surge prevention in centrifugal compressors. 2015 European Control Conference (ECC). 2015. P. 3346–3351. DOI: 10.1109/ECC.2015.7331051.Bentaleb T., Cacitti A., Franciscis S. De, Garulli A. Model Predictive Control for pressure regulation and surge prevention in centrifugal compressors. 2015 European Control Conference (ECC). 2015. P. 3346–3351. DOI: 10.1109/ECC.2015.7331051.Mirsky S., Jacobson W., Tiscornia D. [et al.]. Development and design of antisurge and performance control system for centrifugal compressor. Proceedings of the 42nd Turbomachinery and 29th Pump Symposium. 2013. URL: https://core.ac.uk/download/pdf/147258448.pdf (accessed: 10.02.2025).Mirsky S., Jacobson W., Tiscornia D. [et al.]. Development and design of antisurge and performance control system for centrifugal compressor. Proceedings of the 42nd Turbomachinery and 29th Pump Symposium. 2013. URL: https://core.ac.uk/download/pdf/147258448.pdf (accessed: 10.02.2025).JacobsonW., ZaghloulM., TolmatskyM. [et al.]. Compressor loadsharing control and surge detection techniques. Proceedings of the 45th Turbomachinery and 32nd Pump Symposium. 2016. URL: https://core.ac.uk/download/pdf/147252842.pdf (accessed: 10.02.2025).JacobsonW., ZaghloulM., TolmatskyM. [et al.]. Compressor loadsharing control and surge detection techniques. Proceedings of the 45th Turbomachinery and 32nd Pump Symposium. 2016. URL: https://core.ac.uk/download/pdf/147252842.pdf (accessed: 10.02.2025).Воронцов М. А., Глазунов В. Ю., Лопатин А. С. Математическое моделирование режимов работы высоконапорного многоступенчатого центробежного компрессора // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2016. № 1. С. 25–30. EDN: NUYPLV.Vorontsov M. A., Glazunov V. Yu., Lopatin A. S. Matematicheskoye modelirovaniye rezhimov raboty vysokonapornogo mnogostupenchatogo tsentrobezhnogo kompressora [Mathematical modeling of operation modes of a high pressure multistage centrifugal compressor]. Transport i khraneniye nefteproduktov i uglevodorodnogo syr’ya. Transport and Storage of Oil Products and Hydrocarbons. 2016. No. 1. P. 25–30. EDN: NUYPLV. (In Russ.).Ваняшов А. Д., Бородихин И. А., Зарипов В. А. [и др.]. Некоторые результаты поступенчатого пересчета газодинамических характеристик центробежных компрессоров на требуемые условия эксплуатации // Компрессорная техника и пневматика. 2011. № 7. С. 32–37. EDN: OJXVNT.Vanyashov A. D., Borodikhin I. A., Zaripov V. A. [et al.]. Nekotoryye rezul’taty postupenchatogo perescheta gazodinamicheskikh kharakteristik tsentrobezhnykh kompressorov na trebuyemyye usloviya ekspluatatsii [Some incremental recalculation of gasodynamic performance of centrifugal compressors on involving conditions of exploitation]. Kompressornaya tekhnika i pnevmatika. Compressor Technology and Pneumatics. 2011. No. 7. P. 32–37. EDN: OJXVNT. (In Russ.).Ваняшов А. Д. Применение методов пересчета газодинамических характеристик многоступенчатых и многосекционных турбокомпрессоров на другие условия работы в различных технологических установках // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2018. Т. 2, № 1. С. 42–52. DOI: 10.25206/2588-0373-2018-2-1-42-52. EDN: UOIYEU.Vanyashov A. D. Primeneniye metodov perescheta gazodinamicheskikh kharakteristik mnogostupenchatykh i mnogosektsionnykh turbokompressorov na drugiye usloviya raboty v razlichnykh tekhnologicheskikh ustanovkakh [Application of methods of recalculation of gasdynamic characteristics of multi-staged and multisection turbocompressors on other conditions of work in various technological installations]. Omskiy nauchnyy vestnik. Ser. Aviatsionno-raketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2018. Vol. 2, no. 1. P. 42–52. DOI: 10.25206/2588-0373-2018-2-1-42-52. EDN: UOIYEU. (In Russ.).Ваняшов А. Д., Юша В. Л. Методы и технологии адаптации основного и вспомогательного оборудования компрессорных установок и станций к нестабильным условиям эксплуатации // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2023. Т. 7, № 3. С. 24–35. DOI: 10.25206/2588-0373-2023-7-3-24-35. EDN: JMGPPK.Vanyashov A. D., Yusha V. L. Metody i tekhnologii adaptatsii osnovnogo i vspomogatel’nogo oborudovaniya kompressornykh ustanovok i stantsiy k nestabil’nym usloviyam ekspluatatsii [Methods and technologies for adaptation of main and auxiliary equipment of compressor plants and stations to unstable operating conditions]. Omskiy nauchnyy vestnik. Ser. Aviatsionno-raketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2023. Vol. 7, no. 3. P. 24–35. DOI: 10.25206/2588-0373-2023-7-3-24-35. EDN: JMGPPK. (In Russ.).

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