Сопоставление методик учёта реальности газа и их влияние на газодинамические характеристики центробежного компрессора

При проектировании компрессоров необходимо производить учёт реальности рабочего тела, так как при расчёте компрессора по моделям идеального газа возникают сильные отклонения рабочих параметров от рассчитанных, что может привести к невыполнению технического задания, а также к образованию нестационарных процессов. Правильный выбор методики учёта реальности газа позволяет максимально приблизить расчётные данные к экспериментальным. Таким образом, выбор наиболее точной методики учёта реальности газа позволяет предсказать экспериментальные характеристики проектируемого компрессора ещё до проведения физических испытаний. Существует множество методик, позволяющих учесть реальность газа, а именно рассчитать по эмпирическим формулам фактор сжимаемости. В данной работе приведено сравнение четырех методик и выполнен расчет центробежного компрессора с учетом полученных по данным методикам значений фактора сжимаемости. Приведено сравнение рассчитанных газодинамических характеристик с экспериментальными данными и выявлены расхождения при разных оборотах ротора.

1. СТО Газпром 11-2005. Методические указания по расчету валовых выбросов углеводородов (суммарно) в атмосферу в ОАО «Газпром». Введ. 25–10–2005. Москва: ООО «Центр безопасности труда», 2007. 42 с.

2. РД 153-39.0-112-2001. Методика определения норм расхода и нормативной потребности в природном газе на собственные технологические нужды магистрального транспортного газа. Москва: ОАО «Газпром»: ООО ВНИИГАЗ, 2001. 53 с.

3. ОНТП 51-1-85. Общесоюзные нормы технологического проектирования. Магистральные трубопроводы. Часть 1. Газопроводы. Москва: ВНИИЭГазпром, 1986. 95 с.

4. СТО Газпром 2-3.5-051-06. Нормы технического проектирования магистральных трубопроводов. Введ. 03–07–2006. Москва: ООО «Центр безопасности труда», 2006. 199 с.

5. Сарданашвили С. А. Расчетные методы и алгоритмы (трубопроводный транспорт газа). Москва: Нефть и газ, 2005. 577 с. ISBN 5-7246-0356-X.

6. ГОСТ 30319.2-96. Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение коэффициента сжимаемости. Введ. 01–07–1997. Москва: ИПК Издательство стандартов, 2000. 51 с.

7. Стрижак Л. Я. Исследование влияния формы межлопаточных каналов центробежного компрессорного колеса на его характеристики: дис. … канд. техн. наук. Ленинград: [б. и.], 1968. 235 с.

8. ПР 51-31323949-43-99. Методические указания по проведению теплотехнических и газодинамических расчетов при испытаниях газотурбинных газоперекачивающих агрегатов / Разраб. В. А. Щуровский, Ю. Н. Синицын, В. И. Корнеев [и др.]. URL: https://nd-gsi.ru/ntd/pr/pr_51-31323949-43-99.pdf (дата обращения: 11.05.2024).

9. Теплотехнические расчеты процессов транспорта и регазификации природных газов: справ. пособие / Подгот. В. А. Загорученко, Р. Н. Бикчентай, А. К. Трошин [и др.]. Москва: Недра, 1980. 319 с.

10. СТО Газпром 2-3.5-113-2007. Методика оценки энергоэффективности газотранспортных объектов и систем / ОАО «Газпром». Москва: ОАО Газпром, 2007 (Москва: Изд. дом Полиграфия). 54 с.

11. Галеркин Ю. Б., Рекстин А. Ф., Дроздов А. А., Солдатова К. В., Соловьёва О. А., Попова Е. Ю. Проектирование центробежных компрессоров на основе метода универсального моделирования // Вести газовой науки. 2020. № 2 (44) C. 92–109. EDN: PLNRUM.

12. Galerkin Yu., Rekstin A., Soldatova K., Drozdov A., Solovyeva O., Semenovskiy V., Marenina L. The current state of the engineering method for the optimal gas-dynamic design and calculation of centrifugal compressor // Energies 2020. Vol. 13 (21). 5651. DOI: 10.3390/en13215651. EDN: JWVXPO.

13. Дроздов А. А., Галеркин Ю. Б., Соловьёва О. А., Солдатова К. В., Уцеховский А. А. Математическая модель Метода универсального моделирования 9-й версии: особенности и результаты идентификации // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2020. Т. 4, № 4. С. 28–40. DOI: 10.25206/2588-0373-2020-4-4-28-40. EDN: HBKFME.

14. Solovyeva O., Galerkin Yu., Rekstin A., Soldatova K., Yusha V., Kabalyk K. Centrifugal compressor stage. Vaneless diffuser preliminary design by universal modeling method // International Journal of Mechanical and Production Engineering Research and Development. 2020. Vol. 10, Issue 3. P. 14879– 14894. DOI: 10.24247/ijmperdjun20201417.

15. Соловьёва О. А., Солдатова К. В., Галеркин Ю. Б., Рекстин А. Ф. Первичное проектирование безлопаточных диффузоров центробежных компрессорных ступеней Методом универсального моделирования // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2021. № 3 (732). С. 39–52. DOI: 10.18698/0536-1044-2021-3-39-52. EDN: SYYIIG.

16. Galerkin Yu. B., Drozdov A. A., Rekstin A. F., Solovyeva O. A., Semenovsky V. B. The Application Practice of the Universal Modeling Method 9th Version for Industry // Oil and Gas Engineering – AIP Conference Proceedings. 2021. Vol. 2412 (1). 030021. DOI: 10.1063/5.0075001.

17. Drozdov A. A., Galerkin Y. B., Solovyeva O. A., Soldatova K. V., Ucehovscy A. A. Development and identification of a mathematical model of centrifugal compressor stages using the universal modeling method // Oil and Gas Engineering – AIP Conference Proceedings. 2020. Vol. 2285. 030057. DOI: 10.1063/5.0026727.

18. Галеркин Ю. Б., Дроздов А. А., Рекстин А. Ф., Соловьева О. А., Семеновский В. Б. Опыт практического применения Метода универсального моделирования 9-й версии // Компрессорная техника и пневматика. 2021. № 1. C. 26–36. EDN: BKJHXG.

19. Галеркин Ю. Б., Дроздов А. А., Рекстин А. Ф., Соловьёва О. А., Маренина Л Н. Математическая модель метода универсального моделирования девятой версии для расчета и проектирования центробежных компрессоров: идентификация и верификация по экспериментальным данным // Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2022. № 1 (140). C. 82–102. DOI: 10.18698/0236-3941-2022-1-82-102. EDN: WDTVUY.

20. Galerkin Yu. B., Drozdov A. A., Rekstin A. F., Solovyeva O. A., Marenina L. N. Identification and verification of the universal modeling method mathematical model // Oil and Gas Engineering – AIP Conference Proceedings. 2023. Vol. 2784. 030001. DOI: 10.1063/5.0140618.