Автоматична ідентифікація помпажних характеристик газоперекачувальних агрегатів з газотурбінним приводом для ефективного антипомпажного регулювання

Abstract

Дисертація присвячена питанню автоматичної ідентифікації помпажних характеристик відцентрових нагнітачів газоперекачувальних агрегатів дотискувальних компресорних станцій підземних сховищ газу. Проведено класифікацію способів ідентифікації помпажних характеристик відцентрових нагнітачів з газотурбінним приводом. Теоретично досліджено зв'язок ступеня підвищення тиску газу на виході відцентрового нагнітача з масовою витратою газу, що зумовлено зміною режиму роботи газоперекачувального агрегату. Визначено частотні характеристики та функцію передачі відцентрового нагнітача. Отримано вираз залежності ступеня підвищення тиску газу від масової витрати газу, який використано для автоматичної ідентифікації помпажних характеристик газоперекачувального агрегату. Досліджено вплив кроку дискретизації інформативних параметрів на час перехідного процесу системи автоматичного керування газоперекачувальним агрегатом. Розроблено новий метод автоматичної ідентифікації помпажних характеристик відцентрового нагнітача газоперекачувального агрегату з газотурбінним приводом, який реалізовано на базі удосконаленої методики визначення його витратно-напірних характеристик. Удосконалено загальну структуру системи автоматичного керування газоперекачувальним агрегатом і програмне забезпечення підсистеми автоматичної ідентифікації помпажних характеристик відцентрових нагнітачів дотискувальної компресорної станції, які прийняті в промислову експлуатацію на ДКС «Більче-Волиця» і «Дашава» філії УМГ «Львівтрансгаз».

Диссертация посвящена вопросам автоматической идентификации помпажных характеристик центробежных нагнетателей газоперекачивающих агрегатов дожимных компрессорных станций подземных хранилищ газа. Опыт эксплуатации дожимных компрессорных станций подземных хранилищ газа показал, что традиционная идентификация помпажных характеристик газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом осуществляется на основе обработки паспортных данных или фактических характеристик центробежных нагнетателей газоперекачивающих агрегатов. При решении этой задачи имеет место неопределенность в априорной информации, которая может ухудшить оценки или они вообще могут потерять смысл. Обоснована и доказана целесообразность разработки универсального способа и системы автоматической идентификации помпажных характеристик для однотипных центробежных нагнетателей не зависимо от типа авиационного газотурбинного привода. Предложен новый метод автоматической идентификации помпажных характеристик центробежного нагнетателя газоперекачивающего агрегата как объекта управления, который реализован на основе усовершенствованной методики определения его расходно-напорных характеристик. Он позволяет определять реальные помпажные характеристики для каждого типа нагнетателя в режиме реального времени, что позволяет реализовать более точное регулирование нагнетателя антипомпажным клапаном, что в свою очередь влияет на снижение аварийности при работе в переходных и передпомпажных режимах и обеспечивает экономию пускового и топливного газа. Определена передаточная функция центробежного нагнетателя, его дифференциальное уравнение, которое использовали для решения задачи автоматической идентификации помпажных характеристик. На основе исследований влияния шага дискретизации информативных параметров на время регулирования системы автоматического регулирования газоперекачивающим агрегатом выбрали оптимальный шаг дискретизации, что позволило уменьшить продолжительность переходного процесса системы. Усовершенствована общая структура системы автоматического управления газоперекачивающим агрегатом и программное обеспечение подсистемы автоматической идентификации помпажных характеристик центробежных нагнетателей дожимной компрессорной станции. Разработанная система автоматической идентификации помпажных характеристик центробежных нагнетателей принята в промышленную эксплуатацию на дожимных компрессорных станциях «Бильче-Волица» и «Дашава» филиала УМГ «Львовтрансгаз».

The thesis is devoted to the issue of the automatic identification of the surgin characteristics of centrifugal superchargers for gas-compressor units of booster compressor station in the underground gas storage facilities. The identification methods of the surgin characteristics for centrifugal superchargers equipped with the gas turbine drive have been determined. The dependence of gas pressure ratio of the centrifugal supercharger on gas mass flux caused by change of the gas-compressor unit operating mode has been analyzed theoretically. The frequency curves and transfer function of the centrifugal supercharger have been determined. Formula of gas pressure ratio dependence on gas mass flux was obtained and used for automatic identification of the surgin characteristics of the gas-compressor unit. Influence of sampling rate of the gas-compressor unit information-bearing parameters was studied. The unshocked nondestructive method of the automatic identification of the surgin characteristics for the centrifugal supercharger with the gas turbine drive has been developed and implemented based on improved techniques for determing its flow and head-capacity characteristics. The general structure of the automatic control system by means of the gas-compressor unit was improved and together with subsystem software of the automatic identification of the surgin characteristics for centrifugal superchargers of the boosting compressor station was brought into pilot production at BCS "Bilche-Volytsya" and "Dashava" branch of PLD "Lvivtransgas".