Спосіб визначення коефіцієнта корисної дії компресора

Номер патенту: 100320

Опубліковано: 27.07.2015

Автори: Саприкін Сергій Олексійович, Олійник Юрій Анатолійович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб визначення коефіцієнта корисної дії компресора, який включає вимірювання на вході і виході з газоперекачувального агрегату тиску, температури та витрати газу, який відрізняється тим, що враховують динамічні втрати питомої енергії газу в компресорі та корисну питому роботу, яка здійснюється компресором, разом з питомою роботою по підвищенню тиску газу, які використовують для визначення коефіцієнта корисної дії за універсальноюформулою:

,

де

 - втрата питомої енергії газу в компресорі, Дж/кг;

,  - тиск газу на вході та виході з компресора, Па;

,  - питомий об'єм газу на вході та виході з компресора, м3/кг;

 - корисна питома робота компресора над газом, Дж/кг

 - кількість величин, які враховують втрати питомої енергії газу в компресорі;

 - кількість величин, які характеризують корисну питому роботу.

Текст

Реферат: Спосіб визначення коефіцієнта корисної дії компресора включає вимірювання на вході і виході з газоперекачувального агрегату тиску, температури та витрати газу. Враховують динамічні втрати питомої енергії газу в компресорі та корисну питому роботу, яка здійснюється компресором, разом з питомою роботою по підвищенню тиску газу, які використовують для визначення коефіцієнта корисної дії. UA 100320 U (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА КОРИСНОЇ ДІЇ КОМПРЕСОРА UA 100320 U UA 100320 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до галузі випробувань та діагностування газоперекачувальних машин і може бути використана при оцінці технічного стану різних типів компресорів в будь-яких умовах експлуатації. Відомий спосіб діагностування силових циліндрів газомотокомпресорів [патент України № 6 27647С2, МПК G01M 15/00, публ. 15.09.2000 р., бюл. № 4], за яким вимірюють індикаторний тиск в силових циліндрах, розраховують індикаторну потужність, як функцію середнього індикаторного тиску, вимірюють годинну витрату і теплотвірну здатність паливного газу газомотокомпресора, вираховують індикаторний коефіцієнт корисної дії (ККД), також вимірюють тиск стиснення в силових циліндрах, вираховують усереднену по всіх силових циліндрах величину тиску стиснення за один цикл, визначають середній тиск стиснення за n>10 циклів, розраховують термічний ККД, знаходять відносний ККД з відношення індикаторного ККД до термічного ККД за визначеною формулою. Такий спосіб враховує роботу поршневих машин і може бути застосований тільки для діагностування поршневих компресорів. Відомий спосіб діагностування технічного стану турбіни в експлуатаційних умовах (патент 6 України № 27853С2, МПК G01М 15/00, публ. 16.10.2000 р., бюл. № 5), за яким вимірюється потужність на валу компресора і швидкість газів, що виходять з компресора. На основі виміряних параметрів розраховується ККД компресора за запропонованою формулою. Цей спосіб може застосовуватися тільки для осьових і відцентрових компресорів. Найбільш близьким до запропонованого технічного рішення є спосіб визначення ККД турбіни 6 компресору газотурбінної установки [патент України № 49066 С2, МПК G01L3/00, публ. 16.09.2002 р., бюл. № 9], згідно з яким в експлуатаційних умовах вимірюють тиск на вході і температуру газів на виході турбіни компресора, вимірюють температуру і тиск газів на виході силової турбіни, вимірюють витрату палива в газотурбінній установці (ГТУ), його теплотворну здатність, визначають коефіцієнт надлишку повітря у вихлопних газах і розраховують витрату газів в турбіні, а ККД визначають за приведеною формулою. Однак, у цьому способі не враховуються динамічні властивості газу і пов'язані з ними втрати енергії газу, спираються тільки на адіабатний процес за допомогою коефіцієнта адіабати. Крім того, спосіб призначений для визначення технічного стану тільки компресорів ГТУ, що обмежує його використання і робить неможливим для будь-якого типу компресора. Таким чином, загальними недоліками існуючих способів діагностування технічного стану газоперекачуючих агрегатів є прив'язка до певного типу компресора. Крім того, не враховується вся отримана або втрачена енергія газу, який стискується в компресорі. Задачею запропонованого технічного рішення є створення більш точного та ефективного способу визначення коефіцієнта корисної дії для діагностування будь-якого типу компресора в будь-яких умовах експлуатації. Поставлена задача вирішується тим, що у способі визначення коефіцієнта корисної дії компресора, який включає вимірювання на вході і виході з газоперекачувального агрегату тиску, температури та витрати газу, запропоновано враховувати термічні і динамічні втрати питомої енергії газу в компресорі та корисну питому роботу, яка здійснюється компресором над газом, а ККД компресора визначати за універсальною формулою: 1 ,  n  Ei 1 i 1 m p 2 v 2  p1v1   A j j 1 де Ei - втрата питомої енергії газу в компресорі, Дж/кг; A j - корисна питома робота, що здійснює компресор над газом разом з питомою роботою по 45 підвищенню тиску газу p2v 2  p1v1 , Дж/кг; p1 , p 2 - тиск газу на вході та виході з компресора, Па;  50 3 v1 , v 2 - питомий об'єм газу на вході та виході з компресора, м /кг; n - кількість величин, які враховують втрати питомої енергії газу в компресорі, n  0...3 ET ,Eтр, U m - кількість величин, яки характеризують корисну питому роботу, здійснену компресором над газом разом з питомою роботою по підвищенню тиску газу, m  0...2 K, U .  1 UA 100320 U 5 10 15 20 У способі враховується, що усі компресори об'єднує одна властивість: робота по стиску та руху газу. Для визначення технічного стану компресора, на вході та виході компресора можна вимірювати тиск, температуру, об'ємні та масові витрати газу. Втрати енергії газу виміряють чи розраховують для кожного компресора окремо в залежності від його типу, умов експлуатації та відомих характеристик. Визначають: питому внутрішню енергію газу на вході в компресор U1, питому внутрішню енергію газу на виході з компресору U2 та їх різницю ΔU; питому енергію газу на вході в компресор Ε1, питому енергію газу на виході з компресора Е2 та їх різницю ΔΕ, питому кінетичну енергію газу на вході в компресор Κ1, питому кінетичну енергію газу на виході з компресора K2 та їх різницю ΔΚ. Втрати питомої енергії газу в компресорі ЕТ, при віддачі тепла (тепловий потік та теплове випромінювання) в зовнішнє середовище та втрати питомої енергії газу в компресорі Е тр за рахунок тертя рухомих потоків газу та подолання потоками газу різних опорів вимірювати важко, тому їх визначають, спираючись на характеристики компресора в конкретних умовах експлуатації, при цьому Етр найчастіше не беруть до уваги, а ЕТ визначають шляхом порівняння адіабатного та політропного процесів стискання газу. Для визначення реальних значень Е Т та Етр необхідно враховувати розмірі, матеріал та властивості роботи компресора. В першу чергу, необхідно враховувати технічні можливості вимірювання параметрів газу, що дасть можливість переходити до спрощення при введенні обґрунтованих припущень. Спрощення дозволяють вимірювати менше параметрів газу, при цьому зменшується точність визначення ККД компресора. Якщо є можливість збільшити число вимірів, то показник ККД компресора буде більш точнішим. З урахуванням допущень та спрощень для різних значень параметрів n та m, в залежності від умов експлуатації компресора та наявних вихідних даних, можливе використання наступних варіантів визначення ККД компресора, які є похідними універсальної формули: 25 30 Ця схема не є вичерпною і при інших значеннях n та m можна отримати інші варіанти запропонованої універсальної формули. Розглянемо відцентровий компресор ГПА-Ц-6.3А, в якому вимірюються тиск та температура на вході та виході з компресора. Зміни кінетичної енергії газу не враховуємо і універсальну формулу для ККД запишемо в наступному вигляді 1 ,  ET  E тр 1 p2 v 2  p1v1  U де n  2 E1  ET , E2  Eтр, , m  1A1  U , K  0 .  35  Для визначення параметрів використовуємо наступні формули: ET  A a  A п , p2v 2  p1v1  U  Aп ; Aa  ka RT2a  T1 ka  1 2 UA 100320 U nп RT2  T1 ; nп  1 Eтр  pv 2 ; p  f m Aп  RT2 p2 A a - питома робота компресора над газом при адіабатному стисненні, Дж/кг; A п - питома робота компресора над газом при політропному стисненні, Дж/кг; R - газова стала, Дж/(кг·К); k a , nп - коефіцієнти адіабати та політропи; T1 , T2a - температура газу на вході та виході з компресору при адіабатному стисненні, коли v2  5 10 15 20 25 30 35 ET  0, К ; T2 - температура газу на виході з компресора при політропному стисненні, коли ET  0, К ; p - втрати тиску в компресорі, Па; 3 v 2 - питома густина газу на виході з компресора, м /кг; m - масова витрата газу в компресорі, кг/с. Функція p  f m заходиться експериментально чи теоретично для конкретного компресора. В нашому випадку p знаходилось теоретично в залежності від m та розмірів каналів та дисків усередині компресора. Параметр T2a знаходимо з наступних умов: A a  ia ; ka RT2a  T1  ia , ka  1 де ia - зміна питомої ентальпії газу при адіабатному стисканні, Дж/кг. Маємо наступні дані для природного газу та відцентрового компресора ГПА-Ц-6.3А: густина 3 природного газу при стандартних умовах 0,72 кг/м ; Τ=20 °C; Τ1=15 °C, Т2=90 °C; р1=0,7 МПа; 3 р2=1,6 МПа; m'=2090 м /год. Знаходимо з таблиць kа=1,3 та визначаємо параметри: R=480,33 Дж/(кг·К); nп=1,39. Отримаємо: Δіа=161,5 кДж/кг; Т2а=92,6 °C; Аа=161,5 кДж/кг; Ап=127,7 кДж/кг; ЕТ=33,8 кДж/кг; 3 Δp=95 Па; ν2=0,109 м /кг; Етр=10,4 кДж/кг. Використовуючи універсальну формулу, визначаємо, що реальний ККД компресора η=0,743. Якщо прийняти, що Δp=0 і Етр=0, то політропний ККД η =0,791. При η=0,791 стан компресора добрий, а при η=0,743 стан компресора задовільний. При η

Дивитися

Додаткова інформація

Автори англійською

Saprykin Serhii Oleksiiovych, Oliinyk Yurii Anatoliiovych

Автори російською

Сапрыкин Сергей Алексеевич, Олейник Юрий Анатольевич

МПК / Мітки

МПК: G01L 3/00

Мітки: спосіб, корисної, коефіцієнта, дії, визначення, компресора

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/6-100320-sposib-viznachennya-koeficiehnta-korisno-di-kompresora.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб визначення коефіцієнта корисної дії компресора</a>

Подібні патенти