Прогнозный анализ температурных и энергетических характеристик технологических водородных компрессоров среднего давления на базе поршневых длинноходовых ступеней

Рассмотрены вопросы, связанные с перспективой реализации технологий компримирования водо­рода на крупных химических, нефте- и газоперерабатывающих производствах посредством одно- или многоступенчатых компрессоров на базе тихоходных длинноходовых поршневых ступеней. Разработ­ка и внедрение новых технологий являются одним из актуальных направлений развития отечествен­ного компрессоростроения, обеспечивающих технологическую безопасность целого ряда отраслей, в том числе связанных с переработкой природных ископаемых. При разработке технического облика предполагаемой конструкции водородного компрессора и анализе его характеристик в качестве до­минирующей предпосылки рассмотрена необходимость обеспечения безопасного температурного режима.
При расчётах использована многократно апробированная математическая модель рабочих процес­сов рассматриваемой компрессорной ступени с комбинированной схематизацией: квазистационарная модель рабочих процессов с сосредоточенными параметрами в проточной части и нестационарная модель теплопередачи через стенки рабочей камеры с граничными условиями третьего рода. Тео­ретически доказана высокая эффективность применения тихоходных поршневых ступеней в составе водородных компрессорных агрегатов, в том числе в качестве дожимных.

1. ГОСТ Р 53737–2009 (ИСО 13707:2000) Нефтяная и га­зовая промышленность. Поршневые компрессоры: Общие технические требования. Введ. 2011–01–01. Москва: Стан­дартинформ, 2012. 156 с.

2. Общие технические условия по ремонту поршневых компрессоров (Утв. М-вом нефтеперераб. и нефтехим. пром-сти СССР 06.03.1985). Волгоград: Миннефтехиммаш СССР, 1985. 363 с.

3. Об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Общие правила взрывобезо­пасности для взрывопожароопасных химических, нефтехими­ческих и нефтеперерабатывающих производств»: приказ от 15.12.2020 г. № 533 Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору. Доступ из справочно-правовой системы «Гарант».

4. 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.

5. РД 39-0148139-0001-2000. Система техническо­го обслуживания и ремонта компрессорных станций на базе технической диагностики. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200082157 (дата обращения: 06.03.2025).

6. Видякин Ю. А., Добровольский Е. Б., Кондратьева Т. Ф. Оппозитные компрессоры. Ленинград: Машиностроение, 1979. 279 с. ISBN 5-1387878-А.

7. Пластинин П. И. Поршневые компрессоры. В 2 т. Т. 2. Основы проектирования. Конструкции. Москва: КолосС, 2008. 711 с.

8. Байков И. Р., Китаев С. В., Файрушин Ш. З. Диагности­рование технического состояния поршневых компрессоров // Энергобезопасность и энергосбережение. 2015. № 3 (63). С. 28–30. EDN: TWVZWF.

9. Фуладиванда М., Хейдари М. А. Исследование вли­яния хлорид-ионов на подпиточные водородные компрессоры = Fouladivanda M., Heidary M. A. A study into the impact of chloride ions on the make-up hydrogen compressors / пер. с англ. М. А. Федоровой // Омский научный вестник. Сер. Ави­ационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2022. Т. 6, № 1. С. 75–84. DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-1-75-84. EDN: BNLVJQ.

10. Круть А. А. Обеспечение экономической безопасности на основе государственной политики импортозамещения: ав­тореф. дис. … канд. эконом. наук. Мытищи, 2022. 28 с.

11. Юша В. Л., Сутягинский М. А., Громов А. Ю., Ушаков П. В., Потапов Ю. А. О взаимосвязи цифровых платформ круп­ных химических и нефтеперерабатывающих производств с техническим обликом парка компрессорного оборудования // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энер­гетическое машиностроение. 2023. Т. 7, № 4. С. 25–32. DOI: 10.25206/2588-0373-2023-7-4-25-32. EDN: GNSNQW.

12. Захаренко А. В., Захаренко В. П. О расчёте нагрузок в многокольцевом поршневом уплотнении компрессоров без смазки высокого давления // Вестник Международной акаде­мии холода. 2012. № 2. С. 29–32. EDN: PBSKNR.

13. Кравченко Д. Д., Чижевская Е. Л., Медведев А. В., Земенков Ю. Д. Интеллектуальный мониторинг состояния оборудования компрессорных станций для предупрежде­ния отказов и аварий // Тюменский научный журнал. 2025. № 1 (5). С. 18–24. DOI: 10.24412/3034-154X-2025-1-18-24. EDN: KMIUVT.

14. Хатамова Д. Н., Джураев Р. У. Исследование влияния температуры всасываемого воздуха на эффективность порш­невого компрессора // Universum: технические науки. 2021. № 6-2 (87). С. 44–47. DOI: 10.32743/UniTech.2021.87.6.12008. EDN: ESGTMO.

15. Липкович И. Э., Пикалов А. В., Орищенко И. В. Осно­вы безопасности при эксплуатации компрессорных установок на АТП // Грузовое и пассажирское автохозяйство. 2015. № 2. С. 33–40. EDN: TJGLPT.

16. Шайбаков Р. А., Абдрахманов Н. Х., Кузеев И. Р., Си­марчук А. С., Рахимов Ф. Р. Расследование аварийных ситуа­ций: новые методы и подходы // Проблемы сбора, подготов­ки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2008. Вып. 3 (73). С. 110–121. EDN: JVUZZT.

17. Файрушин Ш. З., Байков И. Р., Китаев С. В. Опре­деление показателей надежности поршневых компрессо­ров //Нефтегазовое дело. 2016. Т. 14, № 2. С. 120–124. EDN: WXOZTL.

18. Байков И. Р., Китаев С. В., Файрушин Ш. З. Диагно­стирование технического состояния поршневых компрессо­ров // Энергобезопасность и энергосбережение. 2015. № 3. С. 28–30. EDN: TWVZWF.

19. Бусаров С. С., Беликов А. В., Капелюховский А. А., Капелюховская А. А. Анализ конкурентоспособности водо­родсодержащих циркуляционных компрессоров на базе ти­хоходных длинноходовых ступеней // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. № 1. С. 499–503. DOI: 10.24412/2071-6168-2023-1-499-503. EDN: ZJNNPK.

20. Модернизация компрессора 4М16М-45-35/55. URL: https://chemtech.ru/modernizacija-kompressora-4m16m-45-35-55/ (дата обращения: 06.03.2025).

21. ГОСТ 27.301–95. Надежность в технике. Расчет на­дежности. Основные положения. Введ. 01–01–1997. Москва: Изд-во стандартов, 1995. 12 с.

22. ГОСТ 27.002–2015. Надёжность в технике. Термины и определения. Введ. 01–03–2017. Москва: Стандартинформ, 2016. 30 с.

23. Хазов Б. Ф., Дидусев Б. А. Справочник по расчету на­ дежности машин на стадии проектирования. Москва: Маши­ностроение, 1986. 224 c.

24. Проников А. С. Параметрическая надежность ма­шин. Москва: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. 560 с. ISBN 5-7038-1996-2.

25. Юша В. Л. Научно-технологические предпосылки совершенствования и промышленного освоения малорас­ходных компрессорных агрегатов на базе длинноходовых поршневых ступеней // Омский научный вестник. Сер. Ави­ационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2022. Т. 6, № 3. С. 24–39. DOI: 10.25206/2588-0373-2022-6-3-24-39. EDN: YVEINB.

26. Бусаров С. С. Создание и совершенствование бессма­зочных поршневых компрессоров среднего и высокого давле­ния на базе малорасходных тихоходных длинноходовых сту­пеней: дис. ... д-ра техн. наук. Омск, 2023. 325 с. URL: https://rusneb.ru/catalog/000199_000009_012860386/ (дата обращения: 15.03.2025).

27. Бусаров С. С., Юша В. Л. Перспективы создания ма­лорасходных компрессорных агрегатов среднего и высокого давления на базе унифицированных тихоходных длиннохо­довых ступеней // Научно-технические ведомости СПбПУ. Естественные и инженерные науки. 2018. Т. 24, № 4. С. 80–89. DOI: 10.18721/JEST.24408. EDN: YRNOVN.

28. 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.