Details

Работа посвящена разработке усовершенствованных вычислительных методик для определения газодинамических сил, действующих на рабочее колесо концевой ступени центробежного компрессора (ЦК). Методики разрабатываются и верифицируются на основе анализа данных, полученных от реального центробежного компрессора, входящего в состав турбодетандерного агрегата (ТДА). Поставленная цель достигается решением следующих основных задач: - Расчёт радиальных газодинамических сил, действующих на рабочее колесо (РК) центробежного компрессора (ЦК) турбодетандерного агрегата, принимая во внимание заданное распределение давления и скорости на границе расчетной области, расположенной за рабочим колесом. - Расчёт и исследование несущей способности опорных подшипников ЦК. - Расчёт и исследование динамики (критической частоты) ротора с учётом действия радиальных газодинамических усилий. В результате численных исследований, с использованием программного комплекса (ПК) ANSYS, проточной части реального ЦК, входящего в состав ТДА продемонстрирована возможность получения граничного распределения давлений и скоростей на границе расчетной области, расположенной за рабочим колесом, необходимого для расчёта радиальной газодинамической силы. Расчёт радиальных газодинамических сил, позволяющий на стадии проектирования с учётом особенностей конструкций и эксплуатации существенно сократить и исключить резонансные режимы и высокие напряжения при эксплуатации. Таким образом, полученные результаты могут быть использованы для улучшения технических характеристик центробежных компрессоров и повышения их производительности на этапе проектирования.

The work is devoted to the development of improved computational methods for determining the gas-dynamic forces acting on the impeller of the end stage of a centrifugal compressor (EC). The methods are developed and verified based on the analysis of data obtained from a real centrifugal compressor, which is part of a turboexpander unit (TEU). The stated goal is achieved by solving the following main problems: - Calculation of radial gas-dynamic forces acting on the impeller (IW) of the centrifugal compressor (CCU) of the turboexpander unit, taking into account the specified pressure and velocity distribution at the boundary of the computational domain located behind the impeller. - Calculation and study of the bearing capacity of the support bearings of the CCU. - Calculation and study of the dynamics (critical frequency) of the rotor taking into account the action of radial gas-dynamic forces. As a result of numerical studies, using the ANSYS software package, the flow part of a real CC, included in the TDA, the possibility of obtaining the boundary distribution of pressures and speeds at the boundary of the calculation region located behind the working wheel, necessary for calculating the radial gas-dynamic force, was demonstrated. Calculation of radial gas-dynamic forces, which allows at the design stage, taking into account the design and operation features, to significantly reduce and eliminate resonance modes and high stresses during operation. Thus, the obtained results can be used to improve the technical characteristics of centrifugal compressors and increase their productivity at the design stage.

• ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
• ВВЕДЕНИЕ
• 1. Турбодетандерные установки в газодобывающей промышленности
  • 1.1 Общие сведения и области применения турбодетандеров
  • 1.2 Описание комплекса в Усть-Луге
  • 1.3 Турбодетандерный агрегат нового поколения
  • 1.4 Импортозамещение в области энергетики
  • 2. Проектирование компрессорной части ТДА
  • 2.1 Техническое задание
  • 2.2 Газодинамический расчёт центробежного компрессора
  • 3. Моделирование рабочего процесса в ПЧ компрессора
  • 3.1 Моделирование лопаток РК
  • 3.2 Моделирование ВУ
  • 3.3 Расчёт полной модели и результаты
• 4.1 Определение и история АМП
• 4.2 Применение, особенности, преимущества и недостатки АМП
• 4.3 СУМП в АСУ ТП
• 4.4 Импортозамещение АМП
• 4.5 Расчёт АМП
  • 5. Методика расчёта критических частот ротора
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• ПРИЛОЖЕНИЕ А
• ПРИЛОЖЕНИЕ Б