vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2024-51-3-6-14vdgtu-1549Research ArticleЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКАENERGY AND ELECTRICAL ENGINEERINGСравнение способов моделирования газодинамических характеристик высоконапорных центробежных компрессоров, обеспечивающих работу промысловых установок низкотемпературной сепарации, на примере модификации с отношением давлений до 1,9…2,1Comparison of methods for modeling the gas-dynamic characteristics of high-pressure centrifugal compressors that ensure the operation of field low-temperature separation units using the example of a modification with a pressure ratio of up to 1.9...2.1ВоронцовМ. А.VorontsovM. A.

Воронцов Михаил Александрович, кандидат технических наук, начальник лаборатории промысловых компрессорных и турбохолодильных систем; доцент кафедры «Вакуумная и компрессорная техника»; доцент образовательного центра «Энергоэффективные инженерные системы»

195112, г. Санкт-Петербург, пр. Малоохтинский, д.45, литера А, 2-Н, офис 812 

105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, с. 1 

197101, г.Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д. 49 

Mikhail A. Vorontsov, Cand. Sci. (Eng.), Head of the Laboratory of Field Compressor and TurboRefrigeration Systems, Assoc. Prof. of the Department of Vacuum and Compressor Engineering, Assoc. Prof., Educational Center "Energy Efficient Engineering Systems"

45 Malookhtinsky Ave., letter A, 2-N, office 812, St. Petersburg 195112

2nd Baumanskaya St. 5, p.1, Moscow 105005

49 Kronverksky Ave., St. Petersburg 197101

m_vorontsov@list.ruГлазуновВ. Ю.GlazunovV. Yu.

Глазунов Валерий Юрьевич, начальник службы мониторинга технологических процессов добычи, сбора и подготовки газа инженерно-технического центра

629736, г. Надым, ул. Пионерская, стр. 14, Россия 

Valery Yu. Glazunov, Head of the monitoring service for technological processes of gas production, collection and preparation of the engineering and technical center

Pionerskaya St., build. 14, Nadym 629736

vglazunov@mail.ruГрачевА. С.GrachevA. S.

Грачев Анатолий Сергеевич, научный сотрудник лаборатории промысловых компрессорных и турбохолодильных систем, аспирант образовательного центра «Энергоэффективные инженерные системы» 

195112, г. Санкт-Петербург, пр. Малоохтинский, д.45, литера А, 2-Н, офис 812 

197101, г.Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д. 49 

Anatoly S. Grachev, Researcher at the laboratory of field compressor and turbo-refrigeration systems, graduate student at the educational center "Energy Efficient Engineering Systems"

45 Malookhtinsky Ave., letter A, 2-N, office 812, St. Petersburg 195112

49 Kronverksky Ave., St. Petersburg 197101

grachev.anatoliy@yandex.ruМашталирМ. С.MashtalirM. S.

Машталир Мария Сергеевна, ведущий инженер группы по энергосбережению и энергоэффективности отдела технического развития управления перспективного развития

196128, г. Санкт-Петербург, ул. Варшавская, д. 3, к. 2, литера Б

Maria S. Mashtalir, Leading engineer of the group for energy saving and energy efficiency of the technical development department of the long-term development department

3 Varshavskaya St., build.2, letter B, St. Petersburg 196128

mashtalir.m@mail.ruПоспеловС. А.PospelovS. A.

Поспелов Сергей Александрович, ведущий инженер испытательной лаборатории службы диагностики инженерно-технического центра

196128, г. Санкт-Петербург, ул. Варшавская, д. 3, к. 2, литера Б

Sergey A. Pospelov, Leading engineer of the testing laboratory of the diagnostic service of the engineering and technical center

3 Varshavskaya St., build.2, letter B, St. Petersburg 196128

pospelov_s91@mail.ruЧернышевА. В.ChernyshevA. V.

Чернышев Андрей Владимирович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Вакуумная и компрессорная техника»

105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, с. 1

Andrey V. Chernyshev, Dr. Sci. (Eng.), Prof., Head of the Department of Vacuum and Compressor Engineering

2nd Baumanskaya St. 5, p.1, Moscow 105005

chernyshev@bmstu.ruООО «Газпром ВНИИГАЗ» ; Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана ; Национальный исследовательский университет ИТМОРоссияGazprom VNIIGAZ LLC ; N.E. Bauman Moscow State Technical University ; National Research University ITMORussian FederationООО «Газпром добыча Надым»РоссияGazprom Dobycha Nadym LLCRussian FederationООО «Газпром ВНИИГАЗ» ; Национальный исследовательский университет ИТМОРоссияGazprom VNIIGAZ LLC ; National Research University ITMORussian FederationООО «Газпром трансгаз Санкт-Петербург»РоссияLLC Gazprom Transgaz St. PetersburgRussian FederationМосковский государственный технический университет им. Н.Э. БауманаРоссияN.E. Bauman Moscow State Technical UniversityRussian Federation202401102024513614Copyright © Воронцов М.А., Глазунов В.Ю., Грачев А.С., Машталир М.С., Поспелов С.А., Чернышев А.В., 20242024Воронцов М.А., Глазунов В.Ю., Грачев А.С., Машталир М.С., Поспелов С.А., Чернышев А.В.Vorontsov M.A., Glazunov V.Y., Grachev A.S., Mashtalir M.S., Pospelov S.A., Chernyshev A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/1549

компрессорная станция, газоперекачивающие агрегаты, центробежные компрессоры, высоконапорные центробежные компрессоры, математическое моделирование центробежных компрессоров, метод приведенных характеристик, уточненный метод приведенных характеристик, установки низкотемпературной сепарации

В настоящее время для разработки Валанжинских и других глубокозалегающих (по сравнению с Сеноманом) залежей применяются установки низкотемпературной сепарации (НТС) с турбодетандерными агрегатами (ТДА). Дожимная компрессорная станция (ДКС) является одним из ключевых технологических объектов, необходимых для обеспечения эффективной работы перспективных технологий подготовки газа по способу НТС с ТДА к транспорту. Целью исследования является обоснование оптимальных режимов работы, а также разработка мероприятий по технологическому развитию дожимной компрессорной станции на основе применения методов моделирования работы центробежных компрессоров, газоперекачивающих агрегатов и, непосредственно, дожимной компрессорной станции. Метод. В ходе исследования применялись: метод приведенных характеристик, уточненный метод приведенных характеристик, метод двухмерной аппроксимации. Основу математической модели объектов исследования, применяемой в расчетах технологических режимов работы, составляет газодинамическая характеристика (ГДХ) центробежных компрессоров. Результат. Представлены результаты сравнения трех способов моделирования ГДХ (метод приведенных характеристик, уточненный метод приведенных характеристик, метод двухпараметрической аппроксимации) высоконапорных ЦБК на примере ЦБК с отношением давлений до 1,9…2,1, предназначенного для оснащения ГПА единичной мощностью 16,0 МВт в составе промысловых ДКС. Проведен анализ и сопоставление полученных результатов моделирования с фактическими данными. Вывод. Точность математической модели ГДХ ЦБК в составе промысловых ДКС, обеспечивающих работу установок НТС с ТДА, определяет точность оценки энергопотребления и технического состояния ГПА, а также расчетов перспективных режимов работы газоперекачивающего оборудования, которые выполняются с целью решения ряда прикладных задач, включая определение сроков модернизации оборудования или реконструкции станции.

Objective. Currently, for the development of Valanginian and other deeplying (compared to the Cenomanian) deposits, low-temperature separation (LTS) units with turboexpander units (TDA) are used, and the booster compressor station (BCS) is one of the key technological facilities necessary to ensure the efficient operation of promising technologies for gas preparation using the NTS method with TDA turboexpander units for transport. The purpose of the study is to substantiate optimal operating modes, as well as to develop measures for the technological development of a booster compressor station based on the use of methods for modeling the operation of centrifugal compressors, gas pumping units and, directly, the booster compressor station. Method. The following methods were used: the method of reduced characteristics, the refined method of reduced characteristics, and the two-dimensional approximation method. The basis of the mathematical model of the research objects is the gas-dynamic characteristics of centrifugal compressors. Result. The results of a comparison of methods for modeling HDC (reduced characteristics method, refined method of reduced characteristics, two-parameter approximation method) of high-pressure pulp and paper mills are presented using the example of a pulp and paper mill with a pressure ratio of up to 1.9...2.1, intended for equipping gas compressor units with a unit power of 16.0 MW as part of field operations. DKS. An analysis and comparison of the obtained modeling results with actual data was carried out. Conclusion. The accuracy of the mathematical model of the GDC PPM as part of the field booster compressor stations that ensure the operation of NTS installations with TDA determines the accuracy of the assessment of energy consumption and the technical condition of the gas pumping units, as well as calculations of future operating modes of gas pumping equipment, which are carried out to solve a number of applied problems, including determining the timing of equipment modernization or reconstruction of the station.

компрессорная станциягазоперекачивающие агрегатыцентробежные компрессорывысоконапорные центробежные компрессорыматематическое моделирование центробежных компрессоровметод приведенных характеристикуточненный метод приведенных характеристикустановки низкотемпературной сепарацииcompressor stationgas compressor unitscentrifugal compressorshigh-pressure centrifugal compressorsmathematical modelling of centrifugal compressorsreduced characteristic methodrefined reduced characteristic methodlow-temperature separation unitsReferencesАнализ функциональной надежности работы дожимных компрессорных станций при отклонении фактических показателей эксплуатации от проектных значений. Методический подход и практическая значимость / Воронцов М.А., Грачев А.С., Грачева А.О., Петропавлов В.Е., Киркин М.А. // Компрессорная техника и пневматика. 2023. № 1. С. 32-41.Analysis of functional reliability of booster compressor stations operation at deviation of actual operation indicators from design values. Methodical approach and practical significance / Vorontsov, M.A.; Grachev, A.S.; Gracheva, A.O.; Petropavlov, V.E.; Kirkin, M.A. Compressor engineering and pneumatics. 2023;1: 32-41. (In Russ)Кильдияров С.С. Разработка метода пересчета газодинамических характеристик многоступенчатых центробежных компрессоров на дожимных компрессорных станциях // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2022. № 5-6. С. 28-31.Kildiyarov S.S. Development of the method of recalculation of gas-dynamic characteristics of multistage centrifugal compressors at booster compressor stations. Transportation and storage of oil products and hydrocarbon raw materials. 2022;5-6: 28-31. (In Russ)Об анализе функциональной надежности работы дожимных компрессорных станций в составе технологических систем обустройства месторождений природного газа / Воронцов М.А., Петропавлов В.Е., Грачев А.С., Козлов А.В. // Компрессорные технологии. 2022. № 6. С. 7-10.On the analysis of the functional reliability of the booster compressor stations operation as a part of the technological systems of the natural gas fields development. Vorontsov, M.A.; Petropavlov, V.E.; Grachev, A.S.; Kozlov, A.V. Compressor technologies. 2022;6: 7-10. (In Russ)Методические подходы к оценке энергоэффективности технологических процессов добычи газа / Воронцов М.А., Хворов Г.А., Нурдинова С.А., Маришкин В.А. // Научно-технический сборник Вести газовой науки. 2017. № 5 (33). С. 42-49.Methodical approaches to energy efficiency assessment of technological processes of gas production / Vorontsov M.A., Khvorov G.A., Nurdinova S.A., Marishkin V.A. Scientific and Technical Collection Vesti gazovoy nauki. 2017;5 (33):42-49. (In Russ)Перспективы применения распределенного компримирования в промысловых системах добычи газа / Воронцов М.А., к.т.н. Ротов А.А., Марущенко И.В., Лаптев Е.М. // Вести газовой науки №4 (20) / 2014.Prospects of application of distributed compression in field gas production systems / Vorontsov M.A., PhD Rotov A.A., Marushchenko I.V., Laptev E.M. Vesti gazovoy nauki. 2014; 4 (20) (In Russ)Воронцов М.А., Грачев А.С. О турбомашинах и компрессорах на газовом промысле // Магистральные и промысловые трубопроводы: проектирование, строительство, эксплуатация, ремонт: Научно-технический сборник. Том 2. – Москва: Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина, 2017. – С. 43-49.Vorontsov M.A., Grachev A.S. About turbomachines and compressors at the gas field // Trunk and field pipelines: design, construction, operation, repair: Scientific and Technical Collection. Vol. 2. - Moscow: Russian State University of Oil and Gas (National Research University) named after I.M. Gubkin, 2017; 2: 43-49. (In Russ)Опыт и перспективы применения турбодетандерных агрегатов на промысловых технологических объектах газовой промышленности России / Хетагуров В.А., Слугин П.П., Воронцов М.А., Кубанов А.Н. // Газовая промышленность. 2018. № 11 (777). С. 14-22.Experience and prospects of turboexpander units application at field process facilities of Russian gas industry / Khetagurov V.A., Slugin P.P., Vorontsov M.A., Kubanov A.N. Gas Industry. 2018;11 (777): 14-22. (In Russ)Мониторинг энергоэффективности компримирования газа ДКС на основе фактических характеристик центробежных многоступенчатых компрессоров / Кильдияров С.С., Глазунов В.Ю., Меньшиков С.Н., Полозов В.Н. // Газовая промышленность. 2015. № 2 (718). С. 50-54.Monitoring of energy efficiency of DCS gas compression based on actual characteristics of centrifugal multistage compressors / Kildiyarov S.S., Glazunov V.Yu., Menshikov S.N., Polozov V.N. Gas Industry. 2015;2 (718): 50-54. (In Russ)Глазунов В.Ю., Хафизов А.Р., Давлетов К.М. Корректировка характеристик газоперекачивающих агрегатов (ГПА) дожимных компрессорных станций (ДКС) в процессе эксплуатации // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. 2013. № 6. С. 210-227.Glazunov V.Yu., Khafizov A.R., Davletov K.M. Correction of characteristics of gas pumping units (GPA) of booster compressor stations (BCS) in the process of operation. Electronic scientific journal Oil and Gas Business. 2013;6: 210-227. (In Russ)Анализ методов моделирования режимов работы компрессорного оборудования, обеспечивающего работу промысловых установок низкотемпературной сепарации / Воронцов М.А., Глазунов В.Ю., Грачев А.С., Машталир М.С., Поспелов С.А., Чернышев А.В. // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2023. Т. 50. № 4. С. 6-16.Analysis of methods for modeling the modes of operation of compressor equipment, providing the operation of field units of low-temperature separation / Vorontsov, M.A.; Glazunov, V.Y.; Grachev, A.S.; Mashtalir, M.S.; Pospelov, S.A.; Chernyshev, A.V. Herald of Daghestan State Technical University. Technical Sciences. 2023; 50(4):6-16. (In Russ)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.Vorontsov M.A., Glazunov V.Yu., Lopatin A.S. Mathematical modeling of operation modes of highpressure multistage centrifugal compressor. Transportation and storage of petroleum products and hydrocarbon raw materials. 2016;1: 25-30. (In Russ)Бухарин Н. Н. Моделирование характеристик центробежных компрессоров.— Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983.— 214 с.Bukharin N. N. Modeling of characteristics of centrifugal compressors.- L.: Mashinostroenie, Leningr. department, 1983; 214. (In Russ)Методы представления газодинамических характеристик центробежных компрессоров природного газа / Барцев И.В., Сальников С.Ю., Синицын Н.С. // Сб. Трудов ВНИИГАЗа. Проблемы развития, реконструкции и эксплуатации газотранспортных систем. М., 2003 - С.314-322.Methods of representation of gas dynamic characteristics of natural gas centrifugal compressors / Bartsev, I.V.; Salnikov, S.Y.; Sinitsyn, N.S. Proceedings of VNIIGAZ. Problems of Development, Reconstruction and Operation of Gas Transportation Systems. M., 2003;314-322. (In Russ)

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