Повышение эффективности методов снижения шума центробежных нагнетателей на компрессорных станциях магистральных газопроводов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Минаев, Дмитрий Андреевич

• Минаев, Дмитрий Андреевич
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Минаев, Дмитрий Андреевич

Общая характеристика работы.

Актуальность темы диссертационной работы.

Цель работы.

Научная новизна работы.

Основные защищаемые положения.

Практическая ценность работы.

Апробация работы.

Публикации.

Структура и объем работы.

Введение.

Глава I. Проблема снижения шума газотранспортного оборудования на компрессорных станциях магистральных газопроводов.

1.1 Анализ условий труда персонала при эксплуатации газоперекачивающих агрегатов на компрессорных станциях магистральных газопроводов.

1.2 Источники шума газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом. Перспективное газотранспортное оборудование.

1.3 Генерация и распространение шума центробежных нагнетателей, эксплуатируемых на компрессорных станциях магистральных газопроводов.

1.4 Способы снижения шума центробежных нагнетателей на компрессорных станциях магистральных газопроводов.

1.5 Основные направления исследований.

Выводы по первой главе.

Глава II. Выбор и обоснование применения методики проведения акустических испытаний центробежных нагнетателей на компрессорных станциях магистральных газопроводов.

2.1 Выбор методики проведения акустических испытаний и обоснование ее применения.

2.2 Общие положения методики проведения акустических испытаний и условия ее применимости.

2.3 Аппаратура для проведения акустических испытаний.

2.4 Условия измерений при проведении акустических испытаний.

2.5 Подготовка и проведение измерений в рамках акустических испытаний.

2.6 Порядок обработки результатов акустических испытаний.

2.7 Определение погрешности результатов акустических испытаний.

Выводы по второй главе.

Глава III. Исследование шумовых характеристик центробежных нагнетателей в условиях эксплуатации.

3.1 Исследование варьирования режимов работы центробежных нагнетателей, эксплуатируемых на компрессорных станциях магистральных газопроводов.

3.2 Основные газодинамические характеристики и конструктивные особенности исследуемых центробежных нагнетателей.

3.3 Анализ экспериментальных зависимостей основных шумовых характеристик центробежных нагнетателей от переменных режимов их работы.

Выводы по третьей главе.

Глава IV. Повышение эффективности методов и средств снижения шума центробежных нагнетателей на компрессорных станциях магистральных газопроводов.

4.1 Метод оценки шумности лопаточных машин.

4.2 Разработка критериальной оценки шумности центробежных нагнетателей.

4.3 Разработка математической модели для определения влияния переменных режимов работы на интенсивность шумоизлучения исследуемых центробежных нагнетателей.

4.4 Определение требуемого уровня снижения шума при планировании шумозащитных мероприятий.

4.5 Определение значений поправок к шумовым характеристикам в нормативной документации ОАО «Газпром».

Выводы по четвертой главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности методов снижения шума центробежных нагнетателей на компрессорных станциях магистральных газопроводов»

Повышение единичной мощности газоперекачивающих агрегатов (ГПА) в процессе реконструкции и строительства новых компрессорных станций (КС) приводит к увеличению шумоизлучения оборудования при его эксплуатации. В наибольшей степени такое повышение шумоизлучения характерно для центробежных нагнетателей (ЦБН), что связано с увеличением окружных скоростей их роторов и увеличением размеров сменных проточных частей (СПЧ).

В настоящее время для снижения шума наиболее широко распространены пассивные способы борьбы, такие как: применение различного типа глушителей, звукоизолирующих кожухов, экранов, кабин наблюдения и управления, звукопоглощающих облицовок, вибродемпфирующих и виброизолирующих покрытий. Работами различных авторов установлено, что уровни звука (УЗ), излучаемые газоперекачивающим оборудованием, зависят от его режима работы. Однако до настоящего времени комплексной оценки степени этого влияния не проводилось. В связи с этим при проведении акустических расчетов, осуществляемых на стадии проектирования КС, а также при разработке и реализации мероприятий по шумозащите до настоящего времени не учитывается влияние переменного режима работы газоперекачивающего оборудования на процесс шумообразования. Отсутствие достоверных данных, оценивающих степень этого влияния, ведет к снижению эффективности проектируемых и реализуемых средств защиты от вредного воздействия шума. Поэтому экспериментально-аналитическое обоснование снижения шумоизлучения на компрессорных станциях магистральных газопроводов (МГ) является актуальной темой исследований.

Цель работы

Совершенствование методов и средств защиты от шума, излучаемого центробежными нагнетателями, с учетом влияния переменных режимов их работы на интенсивность шумоизлучения при проектировании компрессорных станций магистральных газопроводов.

Научная новизна работы

Экспериментально исследовано влияние изменения режимов работы центробежных нагнетателей различных типов на компрессорных станциях магистральных газопроводов на интенсивность их шумоизлучения, и установлена необходимость его учета при проектировании средств защиты от шума.

Разработана математическая модель для оценки влияния переменных режимов работы центробежных нагнетателей на интенсивность их шумоизлучения, достоверность которой подтверждена хорошей сходимостью данных теоретических расчетов и экспериментальных исследований.

Разработана критериальная оценка шумности центробежных нагнетателей на компрессорных станциях магистральных газопроводов, позволяющая вне зависимости от рабочих режимов сравнивать шумоизлучение однотипных и разнотипных машин при проектировании компрессорных станций.

Основные защищаемые положения

1. Экспериментальное обоснование диапазонов изменения интенсивности шумоизлучения центробежных нагнетателей при переменных технологических режимах в круглогодичном эксплуатационном цикле.

2. Аналитически обоснованная и экспериментально подтвержденная математическая модель для оценки интенсивности шумоизлучения центробежных нагнетателей при изменении технологических режимов.

3. Критериальная оценка шумности для объективного сравнительного анализа уровней шумоизлучения выбираемых типов центробежных нагнетателей при проектировании компрессорных станций вне зависимости от режимов их эксплуатации.

Практическая ценность работы

Обоснована применимость стандартизированного методического обеспечения для проведения акустических испытаний центробежных нагнетателей в промышленных условиях их эксплуатации на компрессорных станциях.

Полученные количественные оценки изменения интенсивности шумоиз-лучения при варьировании рабочих режимов центробежных нагнетателей подготовлены в форме корректирующих дополнений к нормативной корпоративной документации, используемой при проектировании средств шумоизоляции отсеков центробежных нагнетателей газоперекачивающих агрегатов в блочно-контейнерном исполнении проектными организациями ОАО «Газпром».

Результаты работы внедрены на газотранспортных объектах ООО «Газпром трансгаз Кубань», а также используются при чтении лекций и проведении семинарских занятий по курсу «Безопасность жизнедеятельности» в Российском Государственном Университете нефти и газа имени И.М. Губкина.

Апробация работы

Результаты работы докладывались и обсуждались на 61-й научной конференции «Нефть и газ» (г. Москва, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина 2007 г.), на научно-практической конференции молодых ученых (Московская область, ООО «Газпром ВНИИГАЗ» 30 сентября - 1 октября 2008 г.), на восьмой всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов «Новые технологии в газовой промышленности» (г. Москва, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, ОАО «Газпром», 6-9 октября 2009 г.), на международной конференции «Экологическая безопасность в газовой промышленности» (Московская область, ООО «Газпром ВНИИГАЗ», 25-26 ноября 2009 г.), а также на заседаниях секции «Промышленная и экологическая безопасность. Охрана труда. Управление рисками» Ученого совета ООО «Газпром ВНИИГАЗ» (Московская область, ООО «Газпром ВНИИГАЗ», 2008-2010 гг.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 3 - в изданиях, входящих в «Перечень.» ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, общих выводов по диссертации, библиографического списка использованных источников из 78 наименований. Работа изложена на 138 страницах машинописного текста, содержит 55 рисунков, 34 таблицы.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Минаев, Дмитрий Андреевич

8. Результаты работы применены в качестве дополнений к нормативной документации ОАО «Газпром», регламентирующей проведение акустических расчетов на стадии проектирования и реконструкции компрессорных станций, внедрены на газотранспортных объектах ООО «Газпром трансгаз Кубань», а также используются в курсе лекций по специальности «Безопасность жизнедеятельности» в РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Минаев, Дмитрий Андреевич, 2010 год

1. Данные официального сайта ОАО «Газпром», сайт. URL: http://www.gazprom.ru/ (дата обращения: 24.01.2009).

2. Терехов A.JI. Шум газоперекачивающих агрегатов на компрессорных станциях магистральных газопроводов. М.: ВНИИГАЗ, 2003. - 499 с.

3. Снижение шума газоперекачивающих агрегатов и повышение безопасности труда на объектах ОАО «Газпром». Сб. науч. тр. М.: ВНИИГАЗ, 2004. - 207 с.

4. Терехов A.JI. Борьба с шумом на компрессорных станциях. JL: Недра, 1985.- 182 с.

5. Новиков Ю.В. Современные эколого-гигиенические проблемы среды обитания человека и совершенствование санитарно-эпидемиологического надзора / Ю.В. Новиков, Г.И. Куценко, В.М. Подольский М.: Рарогъ, 1997. - 477 с.

6. Нехорошев А.С. Изменения в слуховой зоне коры головного мозга при действии инфразвука / А.С. Нехорошев, В.В. Глинчиков // Гигиена и санитария, 1992. № 7/8. - С. 56 - 58.

7. Чубаров И.В. Психологический статус рабочих, подвергающихся воздействию шума / И.В. Чубаров, В.Н. Зинкин, И.М. Ахметзянов, С.Н. Сергеев, Д.И. Яник // Гигиена и санитария, 1999. № 2. - С. 16-19.

8. Волков А.А. О некоторых биологических реакциях на длительное круглосуточное шумовое воздействие. Гигиена и санитария. 1988. № 5. С. 3437.

9. Тимченко О.И. О биологическом действии низкочастотного шума (цитогенетические и иммунологические) / О.И. Тимченко, Е.Н. Антипенко, JI.A. Олешкевич, П.В. Семашко // Гигиена и санитария. 1990. - № 2. — С. 5153.

10. Исаев J1.K. Воздействие на организм человека опасных и вредных экологических факторов. Метрологические аспекты. М.: ПАИМС, 1997. - 512 с.

11. Андреева-Галанина Е.Ц. Шум и шумовая болезнь / Е.Ц. Андреева-Галанина, С.В. Алексеев, А.В. Кадыскин, Г.А. Суворов. Л.: Медицина, 1972. -304 с.

12. Шишкина В.В. Функциональные изменения в состоянии центральной нервной системы при действии шума, вибрации и атмосферных загрязнений / В.В. Шишкина, А.П. Путилина, М.Х. Хачатурян // Сб. науч. тр. НИИ гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана. М.: 1978.

13. Параненко Н.М. К проблеме сочетания действия шума и токсических веществ // Гигиена и санитария. 1989. - № 3. - С. 24-27.

14. Терехов A.JI. Анализ состояний условий труда на предприятиях РАО «Газпром»: Сб. науч. тр. «Улучшение условий труда на предприятиях РАО «Газпром» в 1994-1995 гг.» / A.JI. Терехов, Э.А. Волковицкая, Е.Е. Жеде-нева. М.: ВНИИГАЗ, 1996. - С. 7-14.

15. Суворов Г.А. Шум и здоровье (эколого-гигиенические проблемы) / Г.А. Суворов, JI.B. Прокопенко, Л.Д. Якимова. М.: Союз, 1996. - 150 с.

16. Концепция вибродиагностического контроля нагнетательного оборудования ОАО «Газпром». М.: ВНИИГАЗ, 2007. - 64 с.

17. Терехов А.Л. Исследования и снижение шума на компрессорных станциях магистральных газопроводов. М.: ИРЦ Газпром, 2002. - 304 с.

18. Власов Е.Н. Анализ источников шума на компрессорных станциях магистральных газопроводов и основные пути его снижения / Е.Н. Власов, И.К. Шаталов, С.В. Цулимов // Транспорт и подземное хранение газа. М.: ИРЦ «Газпром», 1997. - № 5. с. 37-40.

19. Терехов A.JI. Шумовые характеристики агрегатов газотранспортных предприятий РАО «Газпром»: Сб. науч. тр. «Улучшение условий труда на предприятиях РАО «Газпром» в 1994-1995 гг.» / A.JI. Терехов, И.Н. Умрихина. М.: ВНИИГАЗ, 1996.- С. 74-81.

20. Е.Н. Власов Исследования шума лопаточных машин на компрессорных станциях магистральных газопроводов и способы его снижения/ Е.Н. Власов, Е.В. Дедиков, A.JI. Терехов и др. М.: ИРЦ Газпром, 1998. - 287 с.

21. Власов Е.Н. Шум лопаточных машин на компрессорных станциях магистральных газопроводов и способы его снижения: Учеб. Пособие. — М.: РУДН, 2001.- 177 с.

22. Гриценко А.И. Газодинамические процессы в трубопроводах и борьба с шумом на компрессорных станциях / А.И. Гриценко, С.А. Хачатурян. М.: Недра, 2002. - 335 с.

23. Терехов A.JI. Опыт защиты от шума на компрессорных станциях с газотурбинными ГПА. // Газовая промышленность. Сер. Транспорт и хранение газа. М.: 1979. -№7.-С. 19-22.

24. Тупов В.Б. Глушители газовых трактов / Теплоэнергетика, 1996. — № 2. С.60-63.

25. Карагодина И.Л. Гигиенические аспекты снижения шума в районах новой застройки / И.Л. Карагодина, А.С. Пероцкая. / Гигиена и санитария, 1978. №6.-С. 14-16.

26. Терехов А.Л. Источники шума компрессорных станций и методы их снижения // Материалы школы передового опыта ВДНХ по проблеме защиты от шума на предприятиях отрасли. М.: ВНИИГАЗ, 1985.

27. Рис В.Ф. Центробежные компрессорные машины: Монография. Л.: Машиностроение, 1964. - 336 с.

28. Козаченко А.Н. Эксплуатация компрессорных станций магистральных газопроводов М.: Нефть и газ, 1999. - 463 с.

29. Иноземцев А. А. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок: Монография. JL: Машиностроение, 2008. - Т. 2. - 366 с.

30. ГОСТ 12.1.028-80. ССБТ. Шум. Определение шумовых характеристик источников шума. Ориентировочный метод.

31. СН. 2.2.4/2.1.8.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки.

32. Терехов А.Л. Современные методы снижения шума ГПА / A.JI. Терехов, М.Н. Дробаха. СПб.: Недра, 2008. - 368 с.

33. Юдин Е.Я. Звукопоглощающие и звукоизоляционные материалы. — М.: Стройиздат, 1966. 248 с.

34. Осипов Л.Г. Звукоизоляция и звукопоглощение: Учеб. пособие для вузов по спец. «Промышленное и гражданское строительство» и «Теплоснабжение и вентиляция» / Л.Г. Осипов, В.Н. Бобылев. М.: ACT, Астрель, 2004. -450 с.

35. Боголепов И.И. Проектирование звукоизоляции в энергетических и промышленно-гражданских сооружениях: Методические указания к курсовым проектам. СПб.: СПбГПУ, 2003. - 37 с.

36. Рекомендации по применению акустических экранов при ремонтных работах на газотранспортных предприятиях. М.: ВНИИГАЗ, 1987. - 45 с.

37. СТО Газпром 2-3.5-043-2005 Защита от шума технологического оборудования ОАО «Газпром».

38. ВРД 39-1.14-046-2001 Рекомендации по применению средств индивидуальной защиты органов слуха на предприятиях ОАО «Газпром». М.: 2001.

39. Р 2.2.2006-05 Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда.

40. ГОСТ 23941-2002 Шум машин. Общие требования.

41. ИСО 3740-2000 Акустика. Определение уровней звуковой мощности источников шума. Руководство по применению основополагающих стандартов.

42. ИСО 11200-95 Акустика. Шум, излучаемый машинами и оборудованием. Руководство по выбору основополагающих стандартов для определения уровней звукового давления излучения на рабочем месте и в других заданных контрольных точках.

43. ИСО/ПМС 3745-2000 Акустика. Определение уровней звуковой мощности источников шума по звуковому давлению. Точные методы для заглушённых и полузаглушенных камер.

44. ИСО 3741-99 Акустика. Определение уровней звуковой мощности источников шума по звуковому давлению. Точные методы для реверберационных камер.

45. ИСО 3747-2000 Акустика. Определение уровней звуковой мощности источников шума по звуковому давлению. Метод сравнения для применения в натурных условиях.

46. ГОСТ Р 51402-99 Шум машин. Определение уровней звуковой мощности источников шума по звуковому давлению. Ориентировочный метод с использованием измерительной поверхности над звукоотражающей плоскостью.

47. ГОСТ Р 51401-99 Шум машин. Определение уровней звуковой мощности источников шума по звуковому давлению. Технический метод в существенно свободном звуковом поле над звукоотражающей плоскостью.

48. ГОСТ 27408-87 Шум. Методы статистической обработки результатов определения и контроля уровня шума, излучаемого машинами.

49. ГОСТ 17187-81 Шумомеры. Общие технические характеристики и методы испытаний (с Изменением № 1).

50. ГОСТ 17168-82 Фильтры электронные октавные и третьоктавные. Общие технические требования и методы испытаний.

51. МИ 1317-2004 Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы представления. Способы использования при испытаниях образцов продукции и контроле их параметров / ФГУП ВНИИМС. М.: 2004.

52. РМГ 29-99 Метрология. Основные термины и определения.

53. Дж. Тейлор Введение в теорию ошибок. М.: Мир, 1985. — 272 с.

54. Александров А.В. Математическое описание и методы анализа нестационарных процессов в газопроводах. / А.В. Александров, Е.И. Яковлев. — М.:ВНИИ Эгазпром, 1970. 40 с.

55. Иофе В. К. Расчётные графики и таблицы по электроакустике / В.К. Иофе, А.А. Янпольский. JI.: Госэнергоиздат, 1954. - 526 с.

56. Радзишевский А.Ю. Основы аналогового и цифрового звука. — М.: Вильяме, 2006. 288 с.

57. Юдин Е.Я. Справочник проектировщика. Защита от шума. / Е.Я. Юдин, И.Д. Рассадина, В.Н. Никольский и др. М.: Стройиздат, 1974. - 134 с.

58. Юдин Е.Я. Борьба с шумом на производстве: Справочник. / Е.Я. Юдин, JI.A. Борисов, И.В. Горенштейн и др. М.: Машиностроение, 1985. — 400 с.

59. Тупов В.Б. Снижение шума от энергетического оборудования. М.: МЭИ, 2005.-232 с.

60. Погодин А.С. Шумоглушащие устройства. М.: Машиностроение, 1973.- 176 с.

61. Г. Корн Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. М.: Наука, 1974. - 832 с.

62. СТО Газпром 2-3.5-041-2005 Каталог шумовых характеристик газотранспортного оборудования

63. Ширяев А.Н. Вероятность: Учеб. пособие для вузов. М.: Наука,

64. Чистяков В. П. Курс теории вероятностей. М.: Наука, 1982. - 224 с.1989.-581 с.

65. Shapiro S.S., Wilk M.B. An analysis of variance test for normality (complete samples) // Biometrika, 1965, vol. 52, № 3-4 pp. 591-611.

66. Shapiro S.S., Wilk M.B., Chen H.J. A comparative study of various tests for normality // Journal of the American Statistical Association, 1968, vol. 63, №324, pp. 1343-1372.

67. Shapiro S.S., Francia R.S. An approximate analysis of variance test for normality // Journal of the American Statistical Association, 1972, vol. 67, № 337, pp. 215-216.

68. Henze N., Zirkler B. A class of invariant consistent tests for multivariate normality // Communications in Statistics: Theory and Methods, 1990, vol. 19, no. 10, pp. 3595-3617.

69. Mardia K.V. Tests of univariate and multivariate normality // Handbook of statistics, vol. 1, pp. 279-320 / Ed. by S. Kotz et al. New York: John Wiley & Sons, 1980.

70. Mardia K.V., Kent J.T., Bibby J.M. Multivariate analysis. New York, NY: Academic Press, 1979.

71. Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 816 с.

72. Третьяк Л.Н. Обработка результатов наблюдений: Учебное пособие. -Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004. 171 с.

73. Бендат Дж. Прикладной анализ случайных данных / Дж. Бендат, А. Пирсол. М.: Мир, 1989. - 540 с.

74. Цейтлин Н.А. Из опыта аналитического статистика. М.: Солар, 2007.

75. СТО Газпром 2-1.21-127-2007 «Регламент проведения акустического расчета на стадии проектирования компрессорных станций, дожимных компрессорных станций, компрессорных станций подземных хранилищ газа».

76. СТО Газпром 2-3.5-042-2005 «Методика расчета уровня шума от компрессорных станций».- 906 с.