Совершенствование технических решений и методов расчёта двухступенчатых фильтрующих установок очистки систем газоснабжения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Хомутов Антон Олегович

• Хомутов Антон Олегович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Хомутов Антон Олегович

Введение

ГЛАВА 1. ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ И МЕТОДОВ РАСЧЁТА ДВУХСТУПЕНЧАТЫХ ФИЛЬТРУЮЩИХ УСТАНОВОК ОЧИСТКИ СИСТЕМ ГАЗОСНАБ ЕНИЯ

1.1 Существующие двухступенчатые цилиндрические установки грубой и тонкой очистки природного газа и актуальные задачи

по их совершенствованию

1.2 Анализ влияния дисперсного состава механических примесей сетевого газа на конструктивные и геометрические параметры фильтрующих элементов ДЦУ

1.3 Качественный состав и источники возникновения мехпримесей

в системах газораспределения

1.4 Анализ и выбор типа фильтрующих элементов в ступенях грубой

и тонкой очистки природного газа от механических примесей

1.4.1 Фильтрующие элементы из тканых материалов

1.4.2 Фильтрующие элементы из волокнистых материалов

1.4.3 Интенсивность грубой очистки в сетчатых фильтрующих элементах из металлической сетки

1.5 Анализ методов определения степени засорения газовых фильтрующих элементов грубой и тонкой очистки механическими примесями в зависимости от изменения на них потерь давления

Выводы по главе

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ УСТРОЙСТВА ДВУХСТУПЕНЧАТЫХ ФИЛЬТРУЮЩИХ УСТАНОВОК С ФИЛЬТРУЮЩИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ГРУБОЙ И ТОНКОЙ ОЧИСТКИ, РАЗМЕЩЕННЫМИ В ЕДИНОМ КОРПУСЕ, И МОДЕЛИРОВАНИЕ СТЕПЕНИ ИХ ЗАСОРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИМИ ПРИМЕСЯМИ

2.1 Разработка принципа размещения фильтрующих элементов грубой и тонкой очистки в едином корпусе двухступенчатой установки очистки

2.2 Моделирование динамики засорения однослойных фильтрующих сеток грубой очистки механическими примесями

в зависимости от изменения на них потерь давления

2.3 Моделирование динамики засорения многослойных фильтрующих полотен тонкой очистки механическими примесями

в зависимости от изменения на них потерь давления

Выводы по главе

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ГРУБОЙ И ТОНКОЙ ОЧИСТКИ ГАЗА, РАЗМЕЩЕННЫХ В ОДНОМ КОРПУСЕ УСТАНОВКИ ОЧИСТКИ

3.1 Задачи исследований. Описание опытной установки

3.2 Методика выполнения и результаты исследований по экспериментальной проверке теоретических положений

3.2.1 Методика проведения и результаты проверки работоспособности ДЦУ, оснащенной фильтрующими элементами грубой и тонкой очистки, расположенными в одном корпусе

3.2.2 Методика выполнения и результаты экспериментальных исследований по проверке минимально допустимого расстояния, при котором значение потерь давления между ЦФЭ грубой и тонкой очистки перестает уменьшаться

3.2.3 Методика выполнения и результаты экспериментальных исследований по доказательству правомерности разработанных уравнений для определения степени засорения газовых фильтрующих элементов грубой и тонкой очистки

3.2.4 Методика выполнения и результаты экспериментальных исследований по определению зависимости эффективности очистки ЦФЭ от степени засорения фильтрующего полотна тонкой очистки

ГЛАВА 4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ГАЗОВЫХ ФИЛЬТРОВ С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМИ ФИЛЬТРУЮЩИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ГРУБОЙ И ТОНКОЙ ОЧИСТКИ,

РАЗМЕЩАЕМЫМИ В ОДНОМ КОРПУСЕ

4.1 Разработка начальных положений системного анализа двухступенчатых установок газовой очистки и приведение к единой структуре конкурирующих вариантов цилиндрических газовых фильтров

4.2 Разработка математической модели технико-экономического обоснования двухступенчатых газовых цилиндрических фильтров, размещаемых в отапливаемых помещениях

4.3 Определение капвложений и эксплуатационных затрат для всех элементов установки двухступенчатой очистки газа

4.4 Обоснование использования цилиндрических фильтрующих элементов грубой и тонкой очистки, располагаемых в одном корпусе газового фильтра

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение

Приложение

Приложение

Приложение

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технических решений и методов расчёта двухступенчатых фильтрующих установок очистки систем газоснабжения»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В суровых климатических условиях России имеет место высокая потребность в газовом топливе и, как следствие, в газораспределительных пунктах (ГРП) большой, средней и малой единичной мощности для систем газоснабжения жилых массивов городов и других населенных пунктов. Надежная эксплуатация современных высокоточных систем редуцирования, размещенных в ГРП и поддерживающих выходное давление и расход, в соответствие с нормативными документами, с точностью 2,5 %, требует использования двухступенчатых цилиндрических установок (ДЦУ) очистки газа, содержащих фильтр грубой очистки (ГО) и фильтр тонкой очистки (ТО). Данные фильтры, размещенные в отдельных цилиндрических корпусах, составляют порядка 94 % от всего количества установленных в ГРП, и показали себя как наиболее экономичные и удобные в процессе эксплуатации.

Однако существующие ДЦУ имеют высокие капзатраты, цилиндрические фильтрующие элементы (ЦФЭ) грубой и тонкой очистки устанавливаются в двух корпусах. Капзатраты в два корпуса составляют 70 % в общй капиталоемкости ДЦ

Кроме этого, требуются соответствующие площади помещения ГРП, отводимые для установки. Крме этого необходимо увеличить количество теплоты на отопление и вентиляцию, площади ограждений, по размещению двух корпусов установки очистки. Сейчас методы определения степени засорения газовых ЦФЭ отсутствуют. В связи с этим актуальной задачей является создание научно обоснованных принципов разработки новых двухступенчатых устройств по очистке природного газа, позволяющих снизить капвложения, и разработка аналитических методов определения степени засорения и сроков их регенерации.

Соответствие паспорту заявленной специальности. Тема и содержание диссертации соответствуют паспорту специальности ВАК Минобрнауки

России 05.23.03 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение, а именно: пункту 1 - совершенствование, оптимизация и повышение надежности систем теплогазоснабжения, отопления, вентиляции и кондиционирования, методов их расчета и проектирования; использование нетрадиционных источников энергии; пункту 2 - технологические вопросы теплогазоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Цель работы - совершенствование методов расчёта и технических решений двухступенчатых цилиндрических установок очистки газа, позволяющих снизить затраты на их изготовление и эксплуатацию при обеспечении требуемого эффекта очистки.

Поставленная цель достигалась решением следующих задач:

1. Разработка нового технического решения ДЦУ, заключающегося в размещении в едином корпусе двух коаксиально установленных ЦФЭ грубой и тонкой очистки.

2. Теоретическое исследование процесса очистки газа в фильтрующих элементах ДЦУ.

3. Определение потерь давления в фильтрующих элементах грубой и тонкой очистки ДЦУ в зависимости от степени их засорения на основе математического моделирования процесса очистки газа.

4. Обоснование минимально допустимого расстояния между ЦФЭ грубой и тонкой очистки, расположенными в корпусе ДЦУ.

5. Разработка метода расчёта ДЦУ с коаксиально установленными

ЦФЭ.

6. Обоснование на основе системного анализа и математического моделирования технико-экономической целесообразности применения предлагаемых ДЦУ.

Степень разработанности темы. Решению отдельных вопросов разработки и расчета ДЦУ грубой и тонкой очистки посвящены труды зарубежных авторов: Страуса В., Guo B., Mokhatab S., Purchas D., Sutherland K.

В трудах отечественных ученых: Шурайца А.Л. и Желанова В.П. (2010 г.) обоснован максимальный размер ячейки газового ЦФЭ; Усачева А.П. и Густова С.В. (2012 г.) определено оптимальное соотношение высоты к диаметру цилиндрического газового фильтра, даны рекомендации по определению эффективности очистки в конце срока эксплуатации ЦФЭ с учетом увеличения живого сечения ячеек за счет абразивного износа проволоки фильтрующих сеток; Шерстюка П.В. (2013 г.) предложены принципы интенсивного гофрирования ЦФЭ; Салина Д.В. и Бирюкова А.В. (2016 г.) предлагаются методические положения предотвращения деформации ЦФЭ путем заключения их в оболочку из утолщенной гофрированной сетки, определяются и обосновываются места размещения датчиков потерь давления на ЦФЭ. Однако подходы указанных авторов не ставили своей целью сокращение капитало- и энергоемкости ДЦУ очистки газа, их обоснование и определение степени засорения ЦФЭ мехпримесями.

Научная новизна:

1. Разработан, теоретически и экспериментально обоснован новый принцип размещения во внутреннем объеме одной газоочистной установки фильтрующих элементов грубой и тонкой очистки, обеспечивающий требуемый уровень пропускной способности установок при высоком качестве очистки газа от механических примесей.

2. Получены аналитические уравнения для определения среднеинтегральной степени засорения механическими примесями многослойного фильтрующего полотна ЦФЭ, представленного в виде ряда сеток, расположенных одна за другой, с размерами ячеек каждой последующей сетки меньше чем предыдущей, в зависимости от изменения на них потерь давления.

3. Экспериментально определено минимально допустимое расстояние между ЦФЭ грубой и тонкой очистки, при котором не наблюдается эффекта влияния сетки тонкой очистки на процесс засорения сетки грубой очистки, снижающего пропускную способность ДЦУ.

4. Предложена математическая модель технико-экономического обоснования применения ДЦУ, позволяющая приводить сравниваемые варианты к одинаковой структуре, выявлять управляющий параметр и допустимый диапазон его изменения, а также определять минимальные интегральные затраты с учетом временной динамики функционирования в близлежащей перспективе.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в разработке метода расчёта ДЦУ, внутренний объем которой предназначен для расположения двух фильтрующих элементов грубой и тонкой очистки, экспериментально установленных на минимальное допустимое расстояние. Получены аналитические уравнения по определению среднеинтегральной степени засорения механическими примесями многослойного фильтрующего полотна ЦФЭ, представленного в виде ряда сеток, расположенных одна за другой с размерами ячеек каждой последующей сетки меньше, чем предыдущей, в зависимости от изменения на них потерь давления. Предложенная конструкция ДЦУ, защищенная патентом № RU №174446 Ш, а методика расчета реализована в нормативных документах (стандарт СТО 03321549-047-2016; ГОСТ Р 54960-2012; техническая и эксплуатационная документация) по которой АО «Гипрониигаз» и ООО «Новопром» осуществляют подготовку и производство предлагаемых ДЦУ. Расчетный годовой экономический эффект от внедрения предлагаемого ДЦУ

3

производительностью 10000м3/ч в ГРП производства АО «Гипрониигаз» в г. Саратове составил 350 тыс. рублей в ценах 2019 г.

Методы и методология исследования. Задачи исследований решались с привлечением аналитических, расчетных и экспериментальных методов на основе известных научных положений и подходов путем использования предложенных автором принципов и методик. Также использовались стандартные методики планирования эксперимента и обработки экспериментальных данных.

На защиту выносятся:

1. Принцип и теоретическое обоснование размещения во внутреннем объеме ДЦУ двух коаксиально установленных фильтрующих элементов грубой и тонкой очистки.

2. Аналитические уравнения по определению среднеинтегральной степени засорения механическими примесями многослойного ЦФЭ, представленного в виде ряда сеток, расположенных одна за другой с размерами ячеек каждой последующей сетки меньше чем предыдущей, в зависимости от изменения на них потерь давления.

3. Экспериментальные данные по определению минимально допустимого расстояния между фильтрующими сетками грубой и тонкой очистки, расположенными в корпусе ДЦУ.

4. Метод расчёта ДЦУ с коаксиальными ЦФЭ тонкой и грубой очистки

газа.

5. Математическая модель технико-экономического обоснования предложенной ДЦУ с ЦФЭ грубой и тонкой очистки в одном корпусе.

Обоснованность и достоверность полученных результатов

подтверждаются использованием методологии системного подхода сложно структурированных объектов, применением метода декомпозиции, использованием математико-статистических методов при обработке экспериментальных данных и применением современных методов проведения теоретических и экспериментальных исследований. Кроме этого, достоверность подтверждена хорошей сопоставимостью с собственными экспериментальными результатами.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на: Международной научно-практической конференции «Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения» (Саратов, СГТУ, 2017, 2018 и 2019); Международной научной конференции «Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства» (ТТННП-2018) «Oil and gas engineering». OGE-2018 (Омск, 2018), международной выставке «РосГаз - Экспо» (Санкт-Петербург, 2019).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 10 научных работах, включая 1 статью в журнале, индексируемом в базе данных «Scopus», 3 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК Минобрнауки России, и один патент на полезную модель.

ГЛАВА 1. ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ И МЕТОДОВ РАСЧЁТА ДВУХСТУПЕНЧАТЫХ ФИЛЬТРУЮЩИХ УСТАНОВОК ОЧИСТКИ СИСТЕМ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ

1.1 Существующие двухступенчатые цилиндрические установки грубой и тонкой очистки природного газа и актуальные задачи

по их совершенствованию

Все шире в системах газоснабжения используются ГРП большой производительности, с установкой современной регулирующей, защитной, предохранительной арматуры и узлов учета. В целях обеспечить бесперебойную эксплуатацию такого оборудования согласно [9] применяются газовые фильтры большой производительности, включая и вводимые в настоящем времени (Рисунок 1.1). Здесь неочищенный газ поступает в ДЦУ 4. Находящиеся в газе крупные примеси частично оседают при степени фильтрации 99,5 %

с размерами сверх 0,2 мм [1, 128, 140-142].

Рисунок 1.1 -Существующая ДЦУ газа пропускную способность 500,0 тыс. м /ч

размещенная в головном ГРП

1 -кран шаровой ; 2 -привод электрический; 3 -привод ручной;

4, 5 - ДЦУ грубой и тонкой очистки; 6, 11 -кран шаровой; 7 -регулятор давления

основной ; 8 -регулятор ; резервный; 9, 10 -установка, выполняющая тонкую и грубую очистку; 12 - окно; 13 - пол, на котором установливается один из ДСУ; 14 -ограждение потолочное; 15 - одно из стеновых ограждений

Из установки грубой газ поступает в установку тонкой очистки 5, где мелкие частицы оседают на синтетических волокнах тонкой очистки. Здесь распологаются слои, имеющие большие ячейки, затем слои с ячейками меньшего размера [4, 5, 8, 133].

Такие ЦФЭ проводят очистку газа при степени 99,5 % твердых частиц размерами 0,04 мм. Газ из ДЦУ 5 очищенный от примесей поступает в регуляторы 7 и 8.

Проведенный анализ показывает - самые совершенные ДСУ АО «Гипрониигаз». Здесь цилиндрический корпус грубой «А» и цилиндрический корпус тонкой «Б» очистки характеризуются величиной с оптимальным отношением высоты Н к диаметру D (Рисунок 1.2), составляющее от 4,0 до 4,5 [66, 67, 71, 74, 79, 104]. В этом случае величина высоты выпускаемой ЦФЭ составит 65 % от высоты всей ДЦУ. Для выема такого ЦФЭ из корпуса требует дополнительную высоту помещения.

С целью сокращения затрат в ЦФЭ и ограждения для его выема предлагается [40] размещать один ЦФЭ на другом вместо цельного ЦФЭ (патент № RU 158000 Ш). Здесь величина высоты цельного ЦФЭ равна величине отношению высоты блока, количеству ЦФЭ.

Рисунок 1.2 -Существующая ДЦУ с фильтром грубой очистки (А) и с фильтром тонкой очистки (Б) 1 - патрубок входа; 2, 3,4 - корпус, фланец и крышка;

5 -болтовые разъемы; 6 - стакан; 7 - патрубок выхода; 8, 9 - ЦФЭ вертикального типа;

10 - прокладка уплотнительная; 11 - крышка.

Каждый из фильтров данной конструкции грубой «А» и тонкой «Б» очистки содержит [23, 111]:

• вертикально установленный цилиндрический корпус 2 с оптимальной величиной отношения его высоты Н к диаметру D;

• входной 1 и выходной 7 патрубки с фланцами и болтовыми соединениями на концах;

• фланец 3, герметично и неразъемно соединенный с корпусом 2;

• крышку 4, герметично и разъемно соединенную с фланцем 3 корпуса 2;

• комплект болтовых соединений 5, каждое из которых включает резьбовую шпильку, две гайки, две прижимные и две гроверные шайбы;

• стакан 6, герметично и неразъемно соединенный с выходным патрубком 7 и находящийся внутри корпуса 2; блок из нескольких вертикально установленных гофрированных ЦФЭ 8 и 9 один на другом, разъемно соединенных со стаканом 6, крышкой 11 и между собой с помощью уплотнительных прокладок 10, и находящихся внутри корпуса 2; при этом высота каждого из ЦФЭ 8, 9 равна общей высоте блока, поделенной на количество ЦФЭ [40];

• крышку 11, герметично и разъемно соединенную с верхним торцом гофрированного ЦФЭ 9 с помощью уплотнительной прокладки 10; при этом торцы вертикально установленных коротких ЦФЭ 8 и 9 разъемно и герметично соединяются друг с другом с помощью уплотнительных прокладок 10.

Отличительной особенностью данной конструкции является оптимальная величина соотношения высоты Н каждого корпуса фильтра к диаметру D (Рисунок 2.2). Тогда каждый корпус будет иметь минимальную величину капиталозатрат [66,79].

Снижение маталловложений фильтра, снижение площади всех конструкций является достоинством данной ДЦУ. Высокая металлоемкость, существенные площади всех конструкций является недостатком ДЦУ.

Для повышения эффективности существующей конструкции ДЦУ требуется решить ряд актуальных задач:

1) анализ влияния дисперсного состава механических примесей сетевого газа на конструктивные и геометрические параметры фильтрующих элементов грубой и тонкой очистки;

2) анализ качественного состава и источников возникновения механических примесей в газораспределительных системах;

3) анализ и выбор типа фильтрующих элементов в ступенях грубой и тонкой природного газа от механических примесей;

4) разработка принципа создания двухступенчатого газового фильтра, позволяющего существенно снизить металло- и материалоемкость двухступенчатых цилиндрических установок очистки природного газа и технико-экономическое обоснование таких ДЦУ;

5) определение степени засорения газовых фильтрующих элементов грубой и тонкой очистки механическими примесями в зависимости от изменения на них газодинамических потерь;

6) экспериментальная проверка разработанных методических положений, направленных на повышение эффективности эксплуатации цилиндрических фильтрующих устройств двухступенчатой очистки.

Рассмотрим предпосылки и выберем направления исследований по решению каждой из поставленных задач.

1.2 Анализ влияния дисперсного состава механических примесей

сетевого газа на конструктивные и геометрические параметры фильтрующих элементов ДЦУ

Продолжительность работы фильтрующих элементов грубой и тонкой ступени между двумя соседними операциями по очистке ЦФЭ зависит от целого ряда факторов, таких как дисперсный состав примесей, размеры ячеек сеток ЦФЭ, толщина фильтрующего слоя тонкой очистки, перепады давлений на ЦФЭ, стоимости ЦФЭ грубой и тонкой очистки и операций по их замене и очистке. С целью повышения достоверности при исследовании этого вопроса рассмотрим наиболее важные элементы, влияющие на продолжительность работы фильтрующих элементов и прежде всего влияния дисперсного состава механических примесей сетевого газа на конструкцию и размеры ячеек фильтрующих элементов.

Фильтры сетевого газа [4, 23, 28, 33, 49, 59, 90, 111,125,130,132] применяются для предотвращения попадания окалины, абразивных частиц, флюса, отходов сварки, продуктов коррозии в газорегуляторное оборудование.

Данные о дисперсном составе, абразивных свойствах, концентрации механических примесей являются необходимым условием для оценки эффективности фильтров сетевого газа и для решения других задач по их расчету.

Рассмотрим более детально способы по определению дисперсного состава и абразивных свойств, находящихся в сетевом газе мехпримесей.

Нахождение содержания мехпримесей в газе. Поступающий в распределительные газопроводы етевой газ, от газораспределительных станций, имеет состав в соответствии с сертификатами и стандартом [12]. Согласно [12, 13] массовое содержание мехпримесей в газе в пункте отпуска с ГРС, находятся по [11].

Суть методики сводится к осаждению механических примесей из газа внутри фильтрующей трубки, заполненной ватой, и определению массы осажденных частиц путем взвешивания указанной трубки до и после пропуска через нее газа.

Вычисление массовой доли механических примесей в 1 м газа предусматривает: 1) отбор необходимого объема испытуемого газа; 2) измерение объема испытуемого газа; 3) улавливание механических примесей из испытуемого газа с последующим нахождением их массы.

По известной массе механических примесей и объема газа, в котором они содержались, определяют содержание т.

Для получения достоверного результата важным условием является правильный выбор точки отбора газа. Место отбора газа рекомендуется принимать на прямом участке трубы на расстоянии от фасонных частей предохранительной арматуры, равном десяти диаметрам.

Определение массовой доли механических примесей т в граммах в отобранном газе осуществляется по формуле [11]:

т = (М2 -М') . (1.1)

V 4 7

Здесь М1, М2 - соответственно, масса лабораторной трубки, заполненной ватой, до и после пропуска через нее газа, г; V - объем испытуемого газа, измеренный по счетчику и приведенный к стандартным условиям =20 °С и Р=101325 Па), м3.

В качестве результата испытания принимается полусумма двух опытов.

Дисперсный состав механических примесей в потоке сетевого газа и способ его нахождения. Эффективность очистки сетевого газа оценивается по полученным достоверным анализам дисперсного состава осажденных механических примесей. Для сетевого газа, отличающегося сравнительно высокой долей крупных примесей в общем балансе механических примесей, наиболее приемлемым методом может являться ситовый анализ [28].

Необходимая проба при проведении ситового анализа выполняется на основе осаждения механических примесей из сетевого газа согласно [11].

Нахождение дисперсного состава механических примесей с помощью метода ситового анализа основывается на разделении примесей по размерам частиц. Для просеивания проб механических примесей применяются сита с сетками, выполненными согласно [14]. Исследуемые пробы с механическими примесями помещаются в сито с ячейками необходимого размера, а затем встряхиванием и вибрацией разделяются на «проход» и «остаток». Разделение на несколько фракций осуществляется путем просеивания материала через набор сит.

Размеры частиц этих фракций ограничены крупностью применяемых в ситах отверстий. Для мелких частиц (меньше 0,02 мм) эффективно применение седиментометрического метода [28, 90].

Осредненные данные дисперсного состава газа, характерные для отечественных газораспределительных сетей, представленные долями массы ДМ механических примесей, расположенные между соседними величинами диаметров частиц а, представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Дисперсное содержание в газе примесей, характерных для сетей газораспределения

Диаметр частиц, мм <0,04 0,040,06 0.060.08 0,08-0,2 0,2-0,3 0,3-0,4 0,4-0,5 >0,5

Доля от общей массы частиц, % 0,8 3,2 7,4 18,0 10,8 13,5 17,3 29,0

Дисперсный состав примесей в газе, поступающем в ГРП АО «Газпром», отличается высокой долей крупных частиц и поэтому определен на основе ситового метода (таблица 1.1), достаточно точного для этого случая.

Выявлено, что основными источниками возникновения механических примесей являются песчаные частицы из газа, поступающего от газовых распределительных станций, и продукты коррозии внутренних полостей стальных межпоселковых газопроводов.

Таким образом, достоверные анализы дисперсного состава мехпримесей обеспечивают объективность оценки степени очистки газа. Содержание мехпримесей в газе говорит о том, что доля примесей размерами сверх 0,2 мм будет больше 70 %.

Кроме количественного состава, не менее важно знать качественный состав и источники возникновения механических примесей, поступающих с природным газом в сети газораспределения.

1.3 Качественный состав и источники возникновения мехпримесей в системах газораспределения

Проведем анализ источников возникновения мехпримесей в газораспределительных системах (Рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 - Схема источников возникновения механических примесей в системе газораспределения, начиная от ГРС до газоиспользующего приборов

1. Первый источник мехпримесей связан с газораспределительными станциями (ГРС). Содержание механических примесей в газе, поступающем от ГРС в распределительные газопроводы высокого давления в соответствии с [12], не должно превышать 0,001 г/ м .

2. Вторым источником возникновения (позиция 2 на Рисунке 1.6) являются механические примеси, находящиеся на внутренних полостях стальных распределительных газопроводов (РГ) высокого давления [18]. Поступающий в ГРП газ иногда содержит концентрацию мехпримесей, которая несколько больше, чем 0,001 г/м .

Их количество увеличивается при подмешивании к ним мехпримесей, оставленных на стальных газопроводах при монтажных работах и эксплуатации.

Химическая коррозионная агрессивность имеет место при присутствии в газе одновременно кислорода и воды.

3. Третьим источником возникновения (позиция 3 на Рисунке 1.6) являются механические примеси на поверхностях оборудования, после корпуса систем очистки (СО) пунктов при их производстве и монтаже из за коррозии и эрозии [18].

В общем случае после фильтрующего элемента грубой очистки По направлению течения газа устанавливаются: переходники (П), а также УУРГ - узлы учета расхода газа, защитная и предохранительная арматура (ЗА) и (ПА) [49].

Разные по происхождению механические примеси типа окалина, заусенцы, отходы сварки, продукты коррозии остаются в процессе изготовления и монтажа, а также образуются в период эксплуатации на внутренних поверхностях соединительных газопроводов и переходниках. При попадании в затворы арматуры, мехпримеси вызывают истирание их уплотнительных элементов.

4. Четвертым и шестым источниками возникновения (позиция 4 и позиция 6 на Рисунке 1.6) являются механические примеси, находящиеся на внутренних поверхностях распределительных газопроводов среднего давления между ГРП и потребителем газового топлива.

Здесь образуются такие мехпримеси как окалина, отходы сварки, продукты коррозии в стальных распределительных газопроводах.

5. Пятый и седьмой источники возникновения (позиция 5 и позиция 7 на Рисунке 1.6) аналогичны третьему источнику.

Проведенный анализ источников возникновения механических примесей и опыт эксплуатации газораспределительных организаций показывает следующее.

1. Отдельные фильтры в ГРП и у потребителя не исключают попадание в газорегуляторное оборудование мехпримесей, образующихся при изготовлении и монтаже в элементах 3, 5, 7 (Рисунок 1.6).

Отсюда вытекает, что для случаев, когда между СО и РА, ЗА, ПА, УУРГ целесообразно предусматривать соединительные газопроводы или переходники, для предупреждения попадания механических примесей, таких как окалина, продукты сварки, металлические стружки, в регулирующую арматуру и счетные устройства необходимо вставлять дополнительные фильтрующие элементы.

Опыт газораспределительных организаций говорит о том, что возникновение аварийных ситуаций и инцидентов, связанных с попаданием механических примесей в затворы РА, ЗА, ПА и измерительные устройства УУРГ, особенно часто наблюдается в начальные периоды эксплуатации ГРП.

2. Использование полиэтиленовых подземных газопроводов в многоступенчатых системах газораспределения позволяет предотвратить появление механических примесей определенного типа, вследствие отсутствия коррозии материала внутренней поверхности труб. Такое широко используемое сегодня техническое решение позволяет существенно уменьшить фильтрующую поверхность и материалоемкость фильтров, поскольку отпадает необходимость улавливания механических примесей, возникающих в источниках 2, 4, 6 (Рисунок 1.3).

Мехпримеси воздействуют на все элементы ГРП, включая и затворы газорегуляторного оборудования, то есть, односедельные клапаны. Они включают в себя (Рисунок 1.4): клапан 3, уплотнительное элемент 2, седло 1. Однако принцип работы и высота зазора между седлом 1 с уплотнительным элементом 2 в течение эксплуатации затворов РА, ЗА и ПА значительно отличаются. Эти особенности состоят в различных механизмах попадания крупных механических примесей в зазор между седлом 1 и уплотнительным элементом 2. Рассмотрим эти отличия более детально.

2 3

\_А \ К

А

1

С

Рисунок 1.4 - Устройство односедельного клапана, применяемое в выпускаемой РА, ЗА и ПА газорегуляторного пункта 1 - седло; 2 - уплотнительный элемент; 3 - тарельчатый клапан; 4 - крупные механические примеси

Для защитной арматуры клапан во время работы полностью открыт. При этом сечение для прохода газа составляет 80 % от сечения от входного и выходного штуцеров защитной арматуры [49, 50, 84]. Переход из полностью открытого в полностью закрытое состояние происходит в течение 50 секунд.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Хомутов Антон Олегович, 2022 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Андриевский, Р.А. Пористые металлокерамические материалы [Текст] / Р.А. Андриевский. - М.: Металлургия, 1964. - 111 с.

2. Анурьев, В.И. Справочник конструктора - машиностроителя: в 3 т. Т. 1. [Текст] / В.И. Анурьев. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1978. - 728 с.

3. Анурьев, В.И. Справочник конструктора - машиностроителя: в 3 т. Т. 3. [Текст] / В.И. Анурьев. 5-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980. - 557 с.

4. Белоусов, В. В. Теоретические основы процессов газоочистки [Текст] / В.В. Белоусов. - М.: Металлургия, 1988. - 256 с.

5. Биргер, М. И. Справочник по пыле- и золоулавливанию. [Текст] / М. И. Биргер, А. Ю. Вальдберг, Б. И.Мягков. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 312 с.

6. Богословский, В.Н. Строительная теплофизика (теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха) : учеб. для вузов [Текст] / В.Н. Богословский. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1982. - 415 с.

7. Богуславский Л.Д. Экономика теплогазоснабжения и вентиляции [Текст] / Л.Д. Богуславский. - М.: Стройиздат, 1988. - 320 с.

8. Вальдберг, А.Ю. Технология пылеулавливания [Текст] / А.Ю. Вальдберг, Л.М. Исянов, Э.Я. Тарат. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1985. - 192 с.

9. Высокотехнологичные ГРП - путь к повышению надежности газораспределительных сетей [Текст] /А. Л. Шурайц [и др.] // Газ России, 2010. - № 4. - С. 56-60.

10. Газовое оборудование, приборы и арматура: справ. руководство [Текст] - М.: Недра, 1972. - 520 с.

11. ГОСТ 22387.4-77*. Газ для коммунально-бытового потребления. Метод определения содержания смолы и пыли [Текст]. - М.: Госстандарт СССР, 1977. - 3 с.

12. ГОСТ 5542-87. Газы горючие природные для промышленного и коммунально-бытового назначения. Технические условия [Текст]. - М.: Изд-во стандартов, 1994. - 5 с.

13. ГОСТ 5542-2015. Газы горючие природные для промышленного и коммунально-бытового назначения. Технические условия [Текст]. - М.: Стандартинформ, 2015. - 51 с.

14. ГОСТ 6613-86. Сетки проволочные тканые с квадратными ячейками [Текст]. - М.: Изд-во стандартов, 1988. - 12 с.

15. ГОСТ Р 52857.2-2007. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек [Текст]. - М.: Стандартинформ, 2009. - 42 с.

16. ГОСТ Р 52857.3-2007. Нормы и методы расчета на прочность. Укрепление отверстий в обечайках и днищах при внутренних и внешних давлениях. Расчет на прочность обечаек и днищ при внешних статических нагрузках на штуцер [Текст]. - М.: Стандартинформ, 2008. - 43 с.

17. Грин, X. Аэрозоли, пыли, дымы и туманы: пер. с англ. [Текст] / X. Грин, В. Лейн. - М.: Химия, 1969. - 428 с.

18. Густов, С.В. Источники возникновения и размеры взвешенных в природном газе твердых частиц [Текст] / С. В. Густов // Нефтегазовое дело. -Уфа, 2011. - № 4. - Т. 9. - С. 98-101.

19. Желанов В.П. Обоснование типа системы очистки природного газа, устанавливаемой перед регулирующей, предохранительной, защитной арматурой и узлами учета газорегуляторных пунктов [Текст] / А. П. Усачев, А. Л. Шурайц, С. В. Густов, В. П. Желанов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов / ИПТЭР. - Уфа, 2011. - Вып. 1 (83). - С. 159-167.

20. Зиганшин, М.Г. Проектирование аппаратов пылегазоочистки [Текст] / М.Г. Зиганшин, А.А. Колесник, В.Н. Посохин. - М.: Экопресс-ЗМ, 1998. - 505 с.

21. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям [Текст] / И.Е. Идельчик. - М.: Машиностроение, 1975. - 559 с

22. Ионин, А.А. Газоснабжение [Текст] / А.А. Ионин. - М.: Лань, 2012. -

438 с.

23. Карякин Е. А. Промышленное газовое оборудование: справочник. - 6-е изд., перераб. и доп [Текст] / Е. А. Карякин. - Саратов: Газовик, 2013. - 1240 с.

24. Каталог завода ООО «Газпроммаш». Фильтры газовые. ФГ-50СУ (А); ФГ-50СП (А). - URL: http://www.gazprommash.ru (Дата обращения 03.01.2011 г.). -35 с.

25. Кеда, Б.И. Химия за рубежом. Новые фильтрующие материалы в науке и технике [Текст] / Б.И. Кеда. - М.: Знание, 1982. - 64 с.

26. Кирш, В.А. Аэрозольные фильтры из пористых волокон [Текст] / В.А. Кирш // Коллоидный журнал. - 1996. - Т. 58. - С. 786-791.

27. Классификация основных средств, включаемых в амортизационные группы: утв. Постановлением Правительства РФ от 1 января 2002 г. № 1 (В редакции Постановления Правительства РФ от 10.12.2010 г. № 1011) [Текст]. - М., 2010. - 34 с.

28. Коузов, П.А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов [Текст] / П.А. Коузов. - Л.: Химия, 1987. -264 с.

29. Коузов, П.А. Очистка газов и воздуха в химической промышленности [Текст] / П.А. Коузов, А.Д. Мальгин, Г.М. Скрябин. - СПб.: Химия, 1993. - 320 с.

30. Курицын, Б. Н. Оптимизация систем теплогазоснабжения и вентиляции [Текст] / Б. Н. Курицын. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1992. -160 с.

31. Ляуконис, А.Ю. Оптимизация городского газоснабжения [Текст] / А.Ю. Ляуконис. - Л.: Недра, 1989. - 302 с.

32. Мазус, М.Г. Тканевые фильтры [Текст] / М.Г. Мазус // Обзор. информ. Сер. ХМ-14 «Пром. и санитарная очистка газов». - М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1974. - 68 с.

33. Мазус, М.Г. Фильтры для улавливания промышленных пылей [Текст] / М.Г. Мазус, А.Д. Мальгин, М.Л. Моргулис. - М.: Машиностроение, 1985. - 240 с.

34. Мелентьев, Л.А. Системные исследования в энергетике. [Текст] / Л.А. Мелентьев. - 2-е изд., доп. и перераб. - М.: Наука, 1983. - 456 с.

35. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов : утв. Госкомитетом РФ по строительной, архитектурной и жилищной политике № ВК447 от 21.06.99 [Текст]. - М.: Информэлектро, 1999. - 201 с.

36. Михеев, М.А. Основы теплопередачи [Текст] / М.А. Михеев, И.М. Михеева. - М.: Энергия, 1973. - 320 с.

37. Налоговый кодекс Российской Федерации № 117-ФЗ от 05.08.2000. Часть вторая: принят ГД РФ 19.07.2000 г. (В редакции ФЗ от 28.12.2010 г. № 425-ФЗ) [Текст]. - М., 2010. - 411 с.

38. Очистка промышленных газов от пыли [Текст] / В.Н. Ужов, А.Ю. Вальдберг, Б.И. Мягков и др. - М.: Химия, 1981. - 390 с.

39. Павловская Е.И. Металлокерамические фильтры [Текст] / Е.И. Павловская, Б.Ф. Шибряев. - М.: Недра, 1967. - 164 с.

40. Пат. 158000. Российская Федерация, МПК В 01 D 46/00. Установка грубой очистки природного газа с цилиндрическим фильтрующим элементом сетчатого типа» / Усачев А. П., Шурайц А. Л, Рулев А. В., Салин Д.В., заявитель и патентообладатель - ОАО «Гипрониигаз» - № 2014151039/05; заявл. 16.12.2014; опубл. 20.12.2015, Бюл. № 35. Приоритет от 16.12.201 г. - 8 с.

41. Пат. на полезную модель № 174446. Устройство для очистки от твердых частиц природного газа высокого давления/ Шурайц А.Л., Усачев А.П., Салин Д.В., Хомутов А.О., Усуев З.М.//, зарегистрирован 13.10.2017 г.

42. Попырин, Л. С. Математическое моделирование и оптимизация теплоэнергетических установок [Текст] / Л. С. Попырин. - М.: Энергия, 1978. - 416 с.

43. Прайс-лист на газовое оборудование. Газовик. http://www.gazovik-gaz.ru/price (дата обращения 17.10.2017).

44. Прайс-лист на трубы электросварные стальные. Пульс цен. http://msk.pulscen.ru/predl/metal/truba/weldedpipe/36889 (дата обращения 26.10.2017).

45. Прайс-лист на фланцы стальные. Инжиниринг Технологии. http://www.npost.ru/12820-80/price.php (дата обращения 01.11.2017).

46. Прайс-лист на фильтры газовые. Газмонтажкомплект. http://www.gazmc.ru/pricefg/html (дата обращения 29.11.2017).

47. Примерный прейскурант на услуги газового хозяйства по техническому обслуживанию и ремонту газораспределительных систем / Утвержден приказом ОАО «Росгазификация» от 20 июня 2001 г. № 35; введен в действие с 1 июля 2001 г. [Текст]. - Саратов: ОАО «Гипрониигаз», 2001. -120 с.

48. Промышленное газовое оборудование: справочник [Текст]. -Саратов: Газовик, 2000. - 520 с.

49. Промышленное газовое оборудование: справочник [Текст]. - 5-е изд., перераб. и доп. - Саратов: Газовик, 2010. - 992 с.

50. Промышленное газовое оборудование: справочник [Текст]. - 6-е изд., перераб. и доп. - Саратов: Газовик, 2013. - 112 5с.

51. Рымкевич, А.А. Системный анализ оптимизации общеобменной вентиляции и кондиционирования воздуха [Текст] / А.А. Рымкевич. - М.: Стройиздат, 1999. - 300 с.

52. Системные исследования в энергетике в новых социально-экономических условиях [Текст] / В.П. Булатов, Н.И. Воропай, А.З. Гамм и др. - Новосибирск: Наука, 1995. - 189 с.

53. СП 42-101-2003. Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб [Текст]. - М.: Стройиздат, 2003. - 214 с.

54. СП 23-01-2004. Свод правил по проектированию тепловой защиты зданий [Текст]. - М.: ФГУП, 2004. - 239 с.

55. СП 62.13330.2011. Газораспределительные системы. Актуализированная редакция СНиП 42-01-2002 [Текст]. - М.: Минрегион России, 2010. - 66 с.

56. Справочник по пыле- и золоулавливанию [Текст] / М.И. Биргер,

A.Ю. Вальдберг, Б.И. Мягков и др. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 312 с.

57. Стаскевич Н.Л. Справочник по газоснабжению и использованию газа [Текст] / Н.Л. Стаскевич, Г.Н. Северинец, Д.Я. Вигдорчик. - Л.: Недра, 1990. - 762 с.

58. СТО 03321549-047-2016 «Рекомендации по повышению эффективности и безопасности газовых цилиндрических фильтров с вертикальной компоновкой параллельно установленных фильтрующих элементов» [Текст] / А.П. Усачев, А.Л. Шурайц, Д.В. Салин, З.М. Усуев и др. -Саратов: ОАО «Гипрониигаз», 2016. - 52 с

59. Страус В. Промышленная очистка газов: пер. с англ. [Текст] /

B. Страус. - М.: Химия, 1981. - 616 с.

60. Строительные нормы и правила (СНиП 23-02-2003). Тепловая защита зданий [Текст]. - М.:ФГУП, 2004. - 46 с.

61. Строительные нормы и правила (СНиП 23-02-2003).Отопление, вентиляция [Текст]. - М.: Стройиздат, 2001. - 136 с.

62. Строительные нормы и правила (СНиП 2.01.01-2001). Строительная климатология и геофизика [Текст]. - М.: Стройиздат, 2001. - 136 с.

63. Усачев А.П. Выбор направления исследования по разработке цилиндрического газового фильтра предварительной и тонкой очистки [Текст] / А.П. Усачев, А.Л. Шурайц, А.О. Хомутов // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения: сб. науч. тр. по материалам Междунар. науч.-практ. конф. - Саратов: СГТУ, 2017. - С. 57-63.

64. Усачев, А.П. К вопросу о модели засорения твердыми частицами фильтрующего элемента сетчатого типа [Текст] / С. В. Густов, А. П. Усачев, А. Л. Шурайц // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов: материалы науч.-практ. конф. в рамках Международного нефтегазового форума «ГАЗ. НЕФТЬ. ТЕХНОЛОГИИ - 2012». - Уфа: ИПТЭР, 2012. - С. 344-345.

65. Усачев, А. П. Математическая модель для выбора варианта установки грубой очистки природного газа [Текст] / С. В. Густов, А. П. Усачев // Нефтегазовое дело. - Уфа, 2012. - № 3. - С. 255-267.

66. Усачев, А. П. Математическая модель оптимизации геометрических параметров фильтров, располагаемых в обогреваемых помещениях [Текст] / А. П. Усачев, С. В. Густов // Нефтегазовое дело. - Уфа, 2014. - № 4. - С. 279-301.

67. Усачев, А.П. Математическое моделирование оптимальной формы фильтров со сварным корпусом [Текст] / А.П. Усачев, А.Л. Шурайц, С.В. Густов, П.В. Шерстюк // Энергоэффективность. Проблемы и решения: матер. Десятой Всерос. науч.-практ. конф. в рамках Х Российского энергетического форума. - Уфа: ИПТЭР, 2010. - С. 63-64.

68. Усачев, А.П. Моделирование динамики засорения фильтрующих сеток механическими примесями в зависимости от изменения газодинамических потерь на фильтрующем картридже [Текст] / А.П. Усачев, А.Л. Шурайц, А.В. Бирюков, А.О. Хомутов // Региональная архитектура и строительство. - 2018. - .№ 3 (36). - С. 148-154.

69. Усачев, А.П. Моделирование динамики засорения многослойных фильтрующих материалов механическими примесями в зависимости от

изменения на них газодинамических потерь [Текст] / А.П. Усачев, А.Л. Шурайц, А.О. Хомутовов // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения. - Саратов: СГТУ, 2019. - С. 106-116.

70. Усачев А.П. Моделирование динамики засорения однослойных фильтрующих материалов механическими примесями в зависимости от изменения на них газодинамических потерь [Текст] / А.П. Усачев, А.Л. Шурайц, А.В. Бирюков, А.О. Хомутов, Е.В. Драгунов // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения: сб. науч. тр. по материалам Междунар. науч.-практ. конф. - Саратов: СГТУ, 2019. - С. 126-134.

71. Усачев, А. П. Обоснование актуальности разработки математической модели по определению оптимального соотношения высоты к диаметру корпуса фильтра при его размещении в отапливаемом помещении [Текст] / С.В. Густов, А. П. Усачев, К.А. Наумов // Энергоэффективность. Проблемы и решения: материалы XIV Всерос. науч.-практ. конф. - Уфа: ИПТЭР, 2014. -С. 234-235.

72. Усачев А.П. Обоснование места установки датчиков и способа замера газодинамических потерь на фильтрующих картриджах грубой и тонкой очистки природного газа [Текст] / А.П. Усачев, А.Л. Шурайц, А.О. Хомутов и др. // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения: сб. науч. тр. по материалам Междунар. науч.-практ. конф. - Саратов: СГТУ, 2019. - С. 120-126.

73. Усачев, А. П. Определение допустимого падения давления на газовом фильтре сетчатого типа [Текст] / С. В. Густов, А. П. Усачев, А.Е. Даньшев, Н.В., Чистопрудов, Р.Ф. Мавлюдов // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа: материалы науч-практ. конф. - Уфа: ИПТЭР, 2014. -С. 438-439.

74. Усачев, А. П. Определение оптимальной величины отношения высоты к диаметру корпуса фильтра размещаемого в обогреваемом

помещении [Текст] / С. В. Густов, А. П. Усачев // Энергоэффективность. Проблемы и решения: материалы XIV Всерос. науч.-практ. конф. - Уфа: ИПТЭР, 2014. - С. 245-247.

75. Усачев, А.П. Определение основных условий, оказывающих влияние на работу ступеней предварительной и тонкой очистки при их совместной установке в одном корпусе газового цилиндрического фильтра [Текст] / А.П. Усачев, А.Л. Шурайц, А.О. Хомутов // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения: сб. науч. тр. по материалам Междунар. науч.-практ. конф. - Саратов: СГТУ, 2017. - С. 69-74.

76. Усачев, А. П. Постановка задачи к математической модели по определению падения давления на фильтрующем элементе сетчатого типа в процессе его засорения твердыми частицами [Текст] / С. В. Густов, А. П. Усачев // Энергоэффективность. Проблемы и решения: материалы XII Всерос. науч.-практ. конф. - Уфа: ИПТЭР, 2012. - С. 183-184.

77. Усачев, А.П. Разработка математической модели для определения падения давления на фильтрующем элементе сетчатого типа в процессе засорения его твердыми частицами [Текст] / А.П. Усачев, А.Л. Шурайц, С.В. Густов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. - Уфа: ИПТЭР, 2012. - Вып. № 2 (88). - С. 86-95.

78. Усачев, А.П. Разработка математической модели по динамике засорения двухступенчатых фильтрующих картриджей природного газа механическими примесями в зависимости от изменения в них газодинамических потерь [Текст] / А.П. Усачев, А.В. Бирюков, А.Л. Шурайц, А.О. Хомутов. //Вестник Волгоградского государственного Архитектурно-строительного Университета. Сер. Строительство и архитектура. - 2018. -№ 53 (72). - С. 100-112.

79. Усачев, А.П. Разработка математической модели оптимизации

формы фильтров, размещаемых в шкафных газораспределительных пунктах [Текст] / А.П. Усачев, А.Л. Шурайц, П.В. Шерстюк // Проблемы сбора,

подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. - Уфа: ГУП «ИПТЭР», 2010. - Вып. 4 (82). - С. 145-155.

80. Усачев, А. П. Разработка математической модели по обоснованию типа системы грубой очистки природного газа от твердых частиц и оптимизации ее геометрических и эксплуатационных параметров [Текст] / В. П. Желанов, А. П. Усачев, А. Л. Шурайц, С. В. Густов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов / ИПТЭР. - Уфа, 2011. - Вып. 1 (83). - С. 148-158.

81. Усачев, А.П. Разработка положений по автоматическому контролю критического значения пропускной способности фильтра, образованного параллельно соединенными фильтрующими элементами [Текст] / А.В. Бирюков, А.Л. Шурайц, А.П. Усачев, А.Е. Даньшев // Нефтегазовое дело: электронный научный журнал. - 2014. - № 6. - С. 506-519. URL: http://www.ogbus.ru/authors/Usachev/ Usachev_7. pdf.

82. Усачев, А.П. Разработка принципа устройства и конструкции газового цилиндрического фильтра с размещением в одном корпусе фильтрующих элементов предварительной и тонкой очистки [Текст] / А.П. Усачев, А.Л. Шурайц, А.О. Хомутов // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения: сб. науч. тр. по материалам Междунар. науч.-практ. конф. - Саратов: СГТУ, 2017. - С. 63-68.

83. Усачев, А.П. Разработка системы контроля допустимых значений основных эксплуатационных параметров установок очистки природного газа от твердых частиц [Текст] / А.П. Усачев, А.Л. Шурайц, С.В. Густов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. - Уфа: ИПТЭР, 2011. - Вып. 4 (86). - С. 174-182.

84. Усачев А.П. Теоретические и прикладные основы повышения эффективности и безопасности эксплуатации установок грубой очистки природного газа от твердых частиц в системах газораспределения: монография [Текст] / А. П. Усачев, С. В. Густов, А. Л. Шурайц и др. - Саратов:

Сарат. гос. техн. ун-т, 2013. -172 с.

85. Усачев, А.П. Целевая функция, устанавливающая требования к системе защите, предотвращающей падение давления природного газа на фильтрующем элементе установки очистки сверх максимально допустимого значения [Текст] / А.П. Усачев, А.Л. Шурайц, С.В. Густов, В.П. Желанов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. - Уфа: ИПТЭР, 2011. - Вып. 4 (86). - С. 164-173.

86. Хомутов, А.О. Обоснование применения и разработка газовых фильтров с цилиндрическими фильтрующими элементами предварительной и тонкой очистки, размещаемыми в одном корпусе [Текст] / А.О. Хомутов,

A.П. Усачев, А.Л. Шурайц // Региональная архитектура и строительство. -2017. - № 3. - С. 165-171.

87. Хомутов, А.О. Разработка принципов повышения эффективности газовых фильтрующих картриджей грубой и тонкой очистки большой пропускной способности [Текст] / А.О. Хомутов, А.П. Усачев, А.Л. Шурайц // Газовая промышленность. - 2018. - Спецвып. № 2 (770).- С. 14-22.

88. Хомутов, А.О. Технико-экономическое моделирование цилиндрических фильтрующих элементов предварительной и тонкой очистки на основе их размещения в одном корпусе установки газовой очистки [Текст] / А.О. Хомутов, А.П. Усачев, А.Л. Шурайц // Нефтегазовое дело. - 2018. - Т. 16. - № 2.- С. 115-122.

89. Чугаев, Р.Р. Гидравлика: учебник для вузов. [Текст] / Р.Р. Чугаев. -4-е изд., доп. и перераб. Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1982. - 672 с.

90. Швыдкий, В.С. Очистка газов: справ. издание [Текст] /

B.С. Швыдкий, М.Г. Ладыгичев. - М.: Теплоэнергетик, 2002. - 640 с.

91. Шурайц, А. Л. Выявление величины запаса падения давления на фильтрующем элементе [Текст] / С. В. Густов, А. П. Усачев, А. Л. Шурайц // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов: материалы науч.-практ. конф. в рамках

Международного нефтегазового форума «ГАЗ. НЕФТЬ. ТЕХНОЛОГИИ -2012». - Уфа: ИПТЭР, 2012. - С. 360-361.

92. Шурайц, А.Л. Математическая модель оптимизации системы комплексной защиты подземных резервуаров и трубопроводов сжиженного углеводородного газа путем заключения в футляр, заполненный азотом [Текст] / А. П. Усачев, А. Л. Шурайц, А. Г. Гумеров // Нефтегазовое дело. -2008. - Т. 6. - № 2. - С. 38-46.

93. Шурайц, А.Л. Метод расчета газовых фильтров твердых частиц, обеспечивающий экономию металло- и капиталовложений [Текст] / А. Л. Шурайц, С.В. Густов, А. П. Усачев // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения: сб. науч. тр. -Саратов: СГТУ, 2010. - С. 44-54.

94. Шурайц, А.Л. Методические основы компоновки фильтрующих картриджей грубой и тонкой очистки газа внутри одного устройства [Текст] / А.П. Усачев, А.Л. Шурайц, А.О. Хомутов // Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства: материалы 8-й Междунар. науч.-техн. конф. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2018. - 134-135.

95. Шурайц, А.Л. Методические положения по повышению эффективности установок грубой очистки природного газа от твердых частиц в системах газоснабжения: учеб. пособие [Текст] / А.П. Усачев, А.Л. Шурайц, С.В. Густов, А.В. Рулев. - Саратов: СГТУ, 2012. - 80 с.

96. Шурайц, А.Л. Обоснование типа системы очистки природного газа, устанавливаемой перед регулирующей, предохранительной, защитной арматурой и узлами учета газорегуляторных пунктов [Текст] / А.П. Усачев, А.Л. Шурайц, С.В. Густов // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. - Уфа: ИПТЭР, 2011. - Вып. 1 (83). - С. 159-167.

97. Шурайц, А.Л. Определение запаса перепада давления на фильтрующем элементе сетчатого типа [Текст] / С. В. Густов, А. П. Усачев, А. Л. Шурайц и др. // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов: материалы науч.-

практ. конф. в рамках Международного нефтегазового форума «ГАЗ. НЕФТЬ. ТЕХНОЛОГИИ - 2012». - Уфа: ИПТЭР, 2012. - С. 354-355.

98. Шурайц, А.Л. Определение геометрических параметров фильтрующих элементов сетчатых фильтров [Текст] / А.П. Усачев, А.Л. Шурайц, С.В. Густов // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения: сб. науч. тр. - Саратов: СГТУ, 2010. -С. 32-37.

99. Шурайц, А.Л. Определение капитальных вложений в элементы фильтра, устанавливаемого в обогреваемом помещении [Текст] / А. Л. Шурайц, С. В. Густов // Энергоэффективность. Проблемы и решения: материалы XIV Всерос. науч.-практ. конф. - Уфа: ИПТЭР, 2014. - С. 240-242.

100. Шурайц, А.Л. Определение расходов в эксплуатацию газового фильтра, размещаемого в обогреваемом помещении [Текст] / С. В. Густов, А. Л. Шурайц // Энергоэффективность. Проблемы и решения: материалы XIV Всерос. науч.-практ. конф. - Уфа ИПТЭР, 2014. - С. 243-244.

101. Шурайц, А. Л. Определение степени засорения фильтрующего элемента сетчатого типа твердыми частицами, согласно предлагаемой математической модели [Текст] / С. В. Густов, А. П. Усачев, А. Л. Шурайц // Энергоэффективность. Проблемы и решения: материалы XII Всерос. науч.-практ. конф. - Уфа: ИПТЭР, 2012. - С. 188-191.

102. Шурайц А.Л. Предпосылки к разработке математической модели для определения падения давления на фильтрующем элементе сетчатого типа в процессе его засорения твердыми частицами [Текст] / А.Л. Шурайц, С.В. Густов // Энергоэффективность. Проблемы и решения: материалы XII Всерос. науч.-практ. конф. - Уфа: ИПТЭР, 2012. - С. 181-182.

103. Шурайц, А.Л. Приведение к единой структуре конкурирующих вариантов цилиндрических установок газовой очистки [Текст] / А.П. Усачев, А.Л. Шурайц, А.О. Хомутов // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения: сб. науч. тр. по материалам Междунар. науч.-практ. конф. -Саратов: СГТУ, 2018. - С. 68-75.

104. Шурайц А.Л. Разработка математической модели по определению оптимального соотношения высоты к диаметру корпуса фильтра при его размещении в отапливаемом помещении [Текст] / С. В. Густов, А. П. Усачев, А. Л. Шурайц // Энергоэффективность. Проблемы и решения: материалы XIV Всерос. науч.-практ. конф. - Уфа: ИПТЭР, 2014. - С. 236-237.

105. Шурайц, А.Л. Разработка математической модели технико-экономического обоснования двухступенчатой установки газовой очистки [Текст] / А.П. Усачев, А.Л. Шурайц, А.О. Хомутов // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения: сб. науч. тр. по материалам Междунар. науч.-практ. конф. - Саратов: СГТУ, 2018. - С. 80-84.

106. Шурайц, А.Л. Разработка рекомендаций и технических решений по снижению металлоемкости систем очистки природного газа от твердых частиц [Текст] / А.П. Усачев, С.В. Густов, П.В. Шерстюк // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. - Уфа: ИПТЭР, 2011. -Вып. 3 (85). - С. 158-165.

107. Шурайц А.Л. Разработка уточненной математической модели для определения падения давления на фильтрующем элементе сетчатого типа в процессе его засорения твердыми частицами [Текст] / С. В. Густов, А. П. Усачев, А. Л. Шурайц // Энергоэффективность. Проблемы и решения: материалы XII Всерос. науч.-практ. конф. - Уфа: ИПТЭР, 2012. - С. 185-187.

108. Шурайц, А. Л. Существующее состояние и разработка подходов по снижению металлоемкости и капиталоемкости газовых фильтров [Текст] / А. Л. Шурайц, С.В. Густов // Энергоэффективность. Проблемы и решения: материалы ХШ Всерос. науч.-практ. конф. - Уфа: ИПТЭР, 2013. - С. 323-324.

109. Шурайц, А.Л. Технико-экономическое обоснование использования цилиндрических фильтрующих элементов предварительной и тонкой очистки, располагаемых в одном корпусе установки газовой очистки [Текст] / А.П. Усачев, А.Л. Шурайц, А.О. Хомутов // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения: сб. науч. тр. по

материалам Междунар. науч.-практ. конф. - Саратов: СГТУ, 2018. - С. 80-84.

110. Шурайц, А.Л. Целевая функция по определению перепада давления на фильтрующем элементе сетчатого типа в процессе его засорения твердыми частицами [Текст] / С. В. Густов, А. П. Усачев, А. Л. Шурайц // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов: материалы науч.-практ. конф. в рамках Международного нефтегазового форума «ГАЗ. НЕФТЬ. ТЕХНОЛОГИИ -2012». - Уфа: ИПТЭР, 2012. - С. 346-348.

111. Шур, И. А. Газорегуляторные пункты и установки [Текст] / И.А. Шур. - Л.: Недра, - 1985. - 288 с.

112. Aerosol Filtration [Text] / D.Thomas et al. - ISTE Press - Elsevier, 2016. - 218 p.

113. Air Filter with Minimal Pressure Loss: заяв. пат. 15958062 [Text] / S. Ackermann et al. США. - 2018.

114. Ariman, T. How relative humidity cuts pressure drop in fabric filters [Text] / T. Ariman, D.J. Helfritch // Filtration and Separation. - 1977. - Vol. 14. -No. 2. - Р. 127-130.

115. Banihashemi Tehrani, S.M. Filtration of aerosol particles by cylindrical fibers within a parallel and staggered array [Text] / Tehrani S.M. Banihashemi, H. Sadrhosseini, A. Moosavi. Microsystem Technologies. - 2016. - Т. 22. - № 5. - P. 965-977.

116. Bell, C.G. Effectiveness of vertical mist eliminators in a cross flou-scrubber [Text] / C.G. Bell, W. Strauss // J. Air Poll. Contr. Assoc. - 1973. -Vol. 23. - No. 11. - P. 967-969.

117. Billings, C.E. Fabric filter installations for flue gas fly ash control [Text] / C.E. Billings // Powder Technology. - 1977. - Vol. 18. - P. 79-110.

118. Billings, C.E. Handbook of Fabric Filter Technology [Text] / C.E. Billings, J. Wilder. - 1970. - Vol. 1. - 649 p.

119. Borguardt, R.H. Filtration characteristics of fly ash from a pulverized coal-fired power plant [Text] / R.H. Borguardt, R.E. Harrington, P.W. Spaite // J. Air Poll. Contr. Assoc. - 1968. - Vol. 18. - No. 6. - P. 387-390.

120. Cheremisinoff, P.N. Air Pollution and Design Handbook [Text] / P.N. Cheremilsinoff, N.R.Young. - Dekker, 1977. - 714 p.

121. Dahneke, B. Further measurement of the bouncing of small latex spheres [Text] / B. Dahneke // J. Colloid Interface Sc. - 1975. - Vol. 51. - No. 1. -P. 58-65.

122. Danilov, A. Control of multiobjective complex systems [Text] / E. Budylina, A. Danilov, I. Garkina // Contemporary Engineering Sciences. - 2015. -T. 8. - № 9. - P. 441-445.

123. Danilov, A. Systems approach to the modeling and synthesis of building materials [Text] / A. Danilov, I. Garkina. // Contemporary Engineering Sciences. - 2015. -Vol. 8. - No. 5. - P. 219-225. - URL: http://dx.doi.org/10.12988/ces.2015.517

124. Dennis, R. Fabric filter cleaning by intermittent reverse air pulse [Text] / R. Dennis, L. Silvermann // ASHRAE J. - 1962. - Vol. 4. - No. 3. - P. 43-52.

125. Dietrich, H. Abscheidung von Feinstauben aus Gasen unter stark erschwerten chemischen und thermischen Bedingungen mit textilen Filtermedien [Text] / H. Dietrich. -Staub-Reinhalt. Luft, 1977. - Bd 33. - N. 397-101.

126. Filtered absorption a granules calcaires pour gas de fumee L Industrie Ceramique [Text]. - 1984. - V. 5. - 783. - P. 341.

127. Goren, S.L. Aerosol capture in granular beds in the impaction dominated regime [Text] / S.L. Goren, T.Dottavio // Aerosol Science and Technology. - 1983. - P. 91-108.

128. Guo, B. Natural Gas Engineering Handbook: 2nd edition [Text] / B.Guo, A. Ghalambor. - Gulf Publishing Company, Houston, Texas, - 2012. XX, -472 p.

129. Harrop, M. Textile fibres for hot gas filtration [Text] / M. Harrop. -Filtration and Separation. - 1975. - Vol. 12. - No. 1. - P. 26-28

130. Hutten, I.M. Handbook of Nonwoven Filter Media 2nd Edition [Text] / I.M. Hutten. - Butterworth Heinemann, 2016. - 660 p.

131. Kirsch, A.A. The theory of aerosol filtration with fibrous filters [Text] / A.A. Kirsch, J.B. Stechkina // In Fundamental of Aerosol Science. - Fd. Shaw D -New York, 1978. - P. 165-256.

132. Liu, Z. Improved design of two-stage filter cartridges for high sulfur natural gas purification [Text] / Z. Liu //Separation and Purification Technology. -2018. - T. 198. - C. 155-162.

133. Mokhatab, S. Handbook of Natural Gas Transmission and Processing. Second Edition [Text] / S.Mokhatab, W.A. Poe - Elsevier Inc., - 2012. - 802 p.

134. Monahan, R.E. The resistance to flow of perforated plates and wire screens [Text] / R.E. Monahan. - Canada: Pulp and Paper Mag., 1965. - Vol. 66. -No. 1. - P. 33-38.

135. Petrov, D. V. Raman gas analyzer (RGA): Natural gas measurements [Text] / D. V. Petrov, I. I. Matrosov //Applied spectroscopy. - 2016. - T. 70. -№. 10. - C. 1770-1776. (Raman gas analyzer (RGA)

136. Purchas, D. Handbook of Filter Media [Text] / D. Purchas. Elsevier Science, 2 edition, 2002, P. 572 .

137. Shaw, H. Porous ceramics for filtration and diffusion [Text] / H. Shaw // Filtration and Separation. - 1977. - Vol. 8. - No. 6. - P. 755-759.

138. S.p.A. «Pietro Fiorentini». Cartridg filters HFA/60TRC [Text]. -Milano, Italy - Via Rosellini,1. - p. 47.

139. Parker, H.W. Air pollution [Text] / H.W. Parker. New-Jersey, Prentice-Hall Inc., 1977. - 288 p.

140. Sutherland, K. Filters and Filtration Handbook - 5 edition. [Text] / K. Sutherland. - Elsevier Science, 2008. - 523 p.

141. Tien, Ch. Principles of Filtration [Text] / Ch Tien. - Elsevier, Oxford, 2013. - 360 p.

142. Trevor, S. Filters and Filtration Handbook - [Text] / S. Trevor. -Elsevier Butterworth Heinemann, 2016. - 5 ed. - 444 p.

143. Usachev, A. P. Method description for arranging coarse and fine gas purification filtering cartridges within one device / A. P. Usachev, A. L. Shurayts, A. O. Khomutov // Oil and Gas Engineering (0GE-2018) AIP Conf. Proc. 2007, 030010-1-030010-7; https://doi.org/10.1063/L5051871

144. Wang, X. Advanced Natural Gas Engineering [Text] / X.Wang, M. Economides. Gulf Publishing Company, 2013. - 400 p

145. Wenqi, F. Feasibility Study on the Ultrasonic Cleaning for the Filter Element of the Nature Gas Filter / F. Wenqi, N. I. E. Song //Oil-Gas Field Surface

Engineering. - 2018. - T. 5. - C. 008

ф

АО "Росгазификация"

Акционерное общество 'Головной научно-исследовательский и проектный институт по распределению и использованию газа "Гипрониигаз"

АО "Гипрониигаз"

»

Заместитель генерального директора по технической политике и стратегическому развитию

Проспект им. Кирова С.М, д. 54, г. Саратов, Российская Федерация, 410012 Тел. [phone],26 20 42; факс {В452] 27 24 44 e-mail, [e-mail]; www.niigaz.ni ОКПО 03321649; ОГРН 102S4CB6MB95; ИНН 64550IWS731 КПП 646501001

_№_

Акционерное общество «Головной научно-исследовательский и проектный институт по распределению и использованию газа «Гипрониигаз» (АО «Гипрониигаз») является разработчиком ГОСТ Р 54960-2012 «Системы газораспределительные. Пункты газорегуляторные блочные и пункты редуцирования шкафные. Общие технические требования. М: «Росстандарт», 2012. 65 с.

Начальник технического отдела АО «Гипрониигаз» Хомутов Антон Олегович участвовал в составлении подраздела 4.5.6 Требования к системам очистки газа ГОСТ Р 54960-2012.

М.С. Недлин

УТВЕРЖДАЮ

Первый заместитель генерального директора «АО ^Гипрониигаз»

тШЩ

С.Н. Тульский

АКТ ВНЕДРЕНИЯ

результатов кандидатской диссертационной работы

Хомутова Антона Олеговича, выполненной на тему: «Совершенствование технических решений и методов расчёта двухступенчатых фильтрующих установок

очистки систем газоснабжения»

Результаты кандидатской диссертации внедрены в:

1. Разработанную конструкцию двухступенчатого газового фильтра, на основе размещения во внутреннем объеме его корпуса двух коаксиально установленных, один внутри другого, фильтрующих элементов предварительной и тонкой очистки, которая защищена патентом № RU № 174446 U1 «Устройство для очистки от твердых частиц природного газа высокого давления» Шурайц А.Л., Усачев А.П., Усуев З.М., Рулев A.B., Салин Д.В (зарегистрирован 13.10.2017 г.). Внедрение позволяет обеспечить экономию интегральных затрат 1,65 раза по сравнению с вариантом ФЭ предварительной и тонкой очистки, с размещением ЦФЭ в отдельных корпусах для всего типового ряда систем очистки,

2. Разработанные методические положения засорения фильтрующих картриджей грубой и тонкой очистки механическими примесями в зависимости от изменения на них газодинамических потерь, учитывалась при разработке СТО 03321549-047-2016 «Рекомендации по повышению эффективности и безопасности цилиндрических газовых фильтрующих устройств комплексной очистки, установленных один на другой с гофрированной поверхностью опорной оболочки, оснащенных датчиками статического давления для контроля максимально допустимого и предельного перепадов давления с минимальной погрешностью» / А,П. Усачев, А.Л. Шурайц, Д.В., Бирюков A.B., Салин, З.М., Хомутов А.О. и др. - Саратов: ОАО «Гипрониигаз», 2016,-52 с.

3. В технико-эксплуатационную документацию по которой АО «Гипрониигаз» осуществляет серийное производство фильтров с размещением в их внутреннем объеме ЦФК грубой и тонкой очистки коаксиально установленных, один внутри другого.

В диссертации впервые:

1, Предложен новый принцип и методические основы размещения во внутреннем объеме корпуса газового фильтра двух коаксиально установленных, один внутри другого, фильтрующих элементов предварительной и тонкой очистки,

находящихся на минимально - допустимом расстоянии друг от друга, при котором фильтрующий элемент грубой очистки в местах сближения с ЦФК тонкой очистки не засоряется интенсивнее, чем на участках, расположенных на больших расстояниях, и, как следствие, не происходит снижение его пропускной способности.

2. Разработана математическая модель технико- экономического обоснования двухступенчатого газового фильтра, приводящая конкурирующие варианты к одинаковой структуре, контролирующая баланс примесей поступивших во входной патрубок фильтра и уловленных фильтрующими элементами предварительной и тонкой очистки, а также позволяющая определять минимальные интегральные затраты для двухступенчатой установки газовой очистки в зависимости от управляющего параметра с учетом временной динамики ее функционирования в близлежащей перспективе.

3. Смоделировано засорение газовых фильтрующих картриджей грубой и тонкой очистки механическими примесями в зависимости от изменения на них газодинамических потерь на основе представления процесса их засорения как смены ряда живых сечений ячеек сетки, величина которых последовательно уменьшается.

4. Экспериментально доказано, что при увеличении расстояния между фильтрующими слоями грубой и тонкой очистки до минимально допустимого значения, перепад давления между ними перестает уменьшаться, что свидетельствует о прекращении гидравлического влияния слоя тонкой очистки на процесс засорения сетки грубой очистки и, как следствие снижения пропускной способности ЦФК.

Согласно технико - эксплуатационной документации, АО «Гипрониигаз» изготовлен опытно - промышленный образец газового двухступенчатого фильтра на основе цилиндрических гофрированных фильтрующих элементов грубой и тонкой очистки установленных один внутри другого.

Заместитель генерального директора-главный инженер

Д.И. Егоров

АССОЦИАЦИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ ГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

192012, г; Санкт-Петербург, ВН.ТЕР.Г. Муниципальным округ Рыбацкое, пр-т Обуховской Обороны, д. 271, литера А, помещ. Й30 (8 этаж)

ОГРН П)76400003И44, ИНН 6455046120, КПП 781101001, ОКНО У2645У62. БНК 042748866, р/с 40703810400380000026 Ф-л Банка ГПБ (АО) в г. Калининграде, к/с 30101810800000000866, тел./факс: [phone], 21-33-18. vvww.asprogaz.ru, с-таП: [e-mail]

№_.

АКТ ВНЕДРЕНИЯ результатов кандидатской диссертационной работы Хомутова Антона Олеговича, выполненной на тему: «Совершенствование технических решений и методов расчёта двухступенчатых фильтрующих установок очистки систем газоснабжения»

1. Задачи, решаемые в диссертационной работе:

1. Обоснование минимально допустимого значения расстояния между фильтрующими слоями грубой и тонкой очистки.

2. Разработка принципа создания двухступенчатого газового фильтра, заключающийся в размещении во внутреннем объеме его корпуса двух фильтрующих элементов предварительной и тонкой очистки

3. Моделирование засорения газовых фильтрующих картриджей грубой и тонкой очистки механическими примесями в зависимости от изменения на них газодинамических потерь.

4. Разработка математической модели технико- экономического обоснования устройств двухступенчатой очистки.

5. Экспериментальная проверка разработанных методических положений, направленных на повышение эффективности эксплуатации цилиндрических фильтрующих устройств двухступенчатой очистки.

2. Практическая ценность и реализация работы:

1. Разработанная конструкция двухступенчатого газового фильтра, на

основе размещения во внутреннем объеме его корпуса двух коаксиально установленных, один внутри другого, фильтрующих элементов предварительной и тонкой очистки, которая защищена патентом № RU № 174446 U1 «Устройство для очистки от твердых частиц природного газа высокого давления» Шурайц А.Л., Усачев А.П., Усуев З.М., Рулев A.B., Салин Д.В (зарегистрирован 13.10.2017 г.) позволяет обеспечить экономию интегральных затрат 1,65 раза по сравнению с вариантом

предварительной и тонкой очистки, с размещением фильтрующих элементов в отдельных корпуса для всего типового ряда систем очистки.

2. Разработанные методические положения засорения многослойного фильтрующего картриджа тонкой очистки механическими примесями в зависимости от изменения на них газодинамических потерь на основе представления процесса засорения фильтрующего полотна, как ряда последовательно расположенных друг за другом сеток по ходу течения газа, учитывалась при разработке СТО 03321549047-2016 «Рекомендации по повышению эффективности и безопасности цилиндрических газовых фильтрующих устройств комплексной очистки, установленных один на другой с гофрированной поверхностью опорной оболочки, оснащенных датчиками статического давления для контроля максимально допустимого и предельного перепадов давления с минимальной погрешностью» /А.П. Усачев, A.J1. Шурайц, Д.В., Бирюков A.B., Салин, З.М., Хомутов А.О. и др. - Саратов: ОАО «Гипрониигаз», 2016. - 52 с.

3. Внедрены в технико-эксплуатационную документацию предложенные технические решения, по которым АО «Гипрониигаз» осуществляет серийное производство фильтров с размещением в их внутреннем объеме двух фильтрующих элементов грубой и тонкой очистки коаксиально установленных, один внутри другого.

4. Предложенные решения нашли практическое применение при подготовке и чтении спецкурса «Эксплуатация систем газоснабжения» для бакалавров и магистрантов по специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.

5. Объем внедрения по годам:

2020г. - 2 фильтра, на основе размещения во внутреннем объеме их корпуса двух коаксиально установленных, один внутри другого, фильтрующих элементов

предварительной и тонкой очистки; 2021г.-4 фильтра; 2022г. - 6 фильтров;

2023г. -10 фильтров.

Директор Ассоциации производителей газового оборудования

Н.Э. Черничкина

ОАО «ГИПРОНИИГАЗ» ГОЛОВНОЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ГАЗА В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ

СТО

03321549-047-2016

СТАНДАРТ регистрационным номер

ОРГАНИЗАЦИИ

_2Ш6_

год утаерждеши

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ГАЗОВЫХ ФИЛЬТРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ КОМПЛЕКСНОЙ ОЧИСТКИ, УСТАНОВЛЕННЫХ ОДИН Н4 ДРУГОЙ, С ГОФРИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ ОПОРНОЙ ОБОЛОЧКИ, ОСН4ЩЕННЫХ ДАТЧИКАМИ СТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЯ МАКСИМАЛЬНО ДОПУСТИМОГО И ПРЕДЕЛЬНОГО ПЕРЕПАДОВ ДАВЛЕНИЯ С МИНИМАЛЬНОЙ ПОГРЕШНОСТЬЮ

Издание официальное

Саратов 2016

СТО 03321549-047-2016 «Рекомендации по повышению эффективности и безопасности цилиндрических газовых фильтрующих устройств комплексной очистки, установленных один на другой с гофрированной поверхностью опорной оболочки, оснащенных датчиками статического давления для контроля максимально допустимого и предельного перепадов давления с минимальной погрешностью» / А.П. Усачев, A.JL Шурайц, Д.В., Бирюков A.B., Салин, З.М., Хомутов А.О. и др. - Саратов: ОАО «Гиирониигаз», 2016. - 52 с.

ПРЕДИСЛОВИЕ

1 РАЗРАБОТАН ОАО «Гиирониигаз» Головной научно-исследовательский и проектный институт по использованию газа в народном хозяйстве.

ИСПОЛНИТЕЛИ: Шурайц А.Л., Усачев А.П., Бирюков A.B., Салин, З.М., Хомутов А.О., Рулев A.B., Астафьева Т Н.

2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом № от 2016 г.

3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ.

Расчет годового экономического эффекта при использовании опытно-промышленного образца двухступенчатой цилиндрической установки очистки марки ФГ-50-1,2-5У1 производительностью 10000,0 м3/ч производства АО «Гипрониигаз»

Объектом анализа является установка очистки природного газа от крупных и мелких механических примесей.

Цель расчета - определение годового экономического эффекта при использовании опытно-промышленного образца двухступенчатой цилиндрической установки (ДЦУ) очистки производительностью 10000,0 м3/ч производства АО «Гипрониигаз» в. г. Саратов, с цилиндрическими фильтрующими элементами (ЦФЭ) грубой и тонкой очистки располагаемыми в одном корпусе марки ФГ-50-1,2-5У1 высокого давления 1,2 МПа.

Сравниваемые варианты ДЦУ (Рисунок 1):

- 1=1 - цилиндрические фильтрующие элементы грубой очистки заключены в свой отдельный корпус и ЦФЭ тонкой очистки также заключены в свой отдельный корпус;

- \=2 - цилиндрические фильтрующие элементы грубой и тонкой очистки расположены по принципу один в другом и заключены в один корпус.

Сравниваемые варианты на расчетной схеме (Рисунки 1 и 2) приводятся к одинаковой структуре, т. е. к одинаковой форме и включают одно и то же количество элементов «г»:

- фильтрующие элементы тонкой очистки (г = 1);

— уплотнительные прокладки (z = 5); —входной патрубок (у. 6); выходной патрубок (z=7);

— ограждающие конструкции, необходимые для размещения установки очистки (z 8).

Характеристики элементов:

Первый элемент (z = 1). Он включает несколько ЦФЭ тонкой очистки. Каждый фильтрующий элемент состоит из защитной, фильтрующей и опорных сеток, наложенных одна на другую. Затем все три сетки гофрируются как единое целое таким образом, чтобы на них образовывались равномерные продольно расположенные гофры. После этого гофрированной полосе продается цилиндрическая форма путем соединения ее продольных концов между собой. На верхний и нижний торцы полученной фильтрующей цилиндрической оболочки надеваются кольцеобразные пластины с последующей заливкой мест соединения эпоксидным компаундом. Внутренний диаметр каждого фильтрующего элемента тонкой очистки составляет di.z=i (Рисунок 1).

Вариант i=l

Рисунок 1 -схема сравниваемых вариантов двухступенчатых установок газовой очистки (начало)

•¿1=2.7=2+2(\=г. 7=2+5К)

Продолжение рисунка 1 - схема сравниваемых вариантов двухступенчатых установок газовой очистки (окончание)

Обозначения к рисунку 1: еф — величина нормативного конструктивного зазора между наружными боковой поверхностью обечайки и крышки с одной стороны и внутренней боковой поверхностью фланца, м (фрагмент А Рисунка 1);

Сф - значение полной ширины фланца, м;

Ь - значение толщины соединительного выступа фланца, м;

Сф1 — значение полной ширины соединительного выступа фланца, м;

с1о - значение диаметра отверстий во фланце, м;

Р — значение рабочего давления в корпусе фильтра, МПа;

С1 - значение запаса толщины металла на коррозию, м.

Значения еф, Сф , Ь, с10 , Р, С1 принимаются согласно ГОСТ 12820 - 80 и ГОСТ 12815 - 80 в зависимости от величины (^, + 201.^ + 6 + 11^ + 5,)).

2=8

м:

0,5(1,.

1—1

2-8

О..Ч1,

1=2

2=3, 7=8

2=8

0,5с!.„

си

№

0,5с1,_,

Рнсунок 2 - схема помещения для размещения сравниваемых вариантов двухступенчатых установок грубой и тонкой очистки: г=8 - стеновые, напольные и потолочные строительные конструкции, необходимые для размещения двухступенчатой установки очистки газа; Ф скг=з - высота корпуса фильтра, м; Ф - оптимальное соотношение высоты к диаметру корпуса фильтра.

Второй элемент (г = 2) содержит несколько цилиндрических фильтрующих элементов грубой очистки. Каждый фильтрующий элемент грубой очистки состоит из защитной утолщенной сетки, слоя волокнистого фильтрующего материала и опорной сетки, наложенных друг на друга. Затем по аналогии с первым элементом (г = 1) полученная полоса гофрируется, формируется в цилиндрическую оболочку,, а ее верхний и нижний торцы соединяются с кольцеобразными пластинами путем заливки их эпоксидным компаундом. Внутренний диаметр каждого фильтрующего

элемента грубой очистки составляет (ф.г= 2 + (Рисунок 1).

Третий элемент (2=3) включает корпус из двух фланцев, цилиндрической обечайки и двух эллиптических днищ. Внутренний диаметр корпуса установки очистки составляет

4г=з = + 2(Ь,.г=1 + 6 + Ь;г=2 + 6К) (Рисунок 1).

Четвертый элемент (г = 4) включает цилиндрический стакан, выполненный из обечайки и слитно присоединенных к ней с нижнего конца плоского донышка, а с верхнего конца - плоского кольца такой же толщины, как и обечайка. Внутренний диаметр корпуса стакана составляет й\.г=4 = (Рисунок 1).

Пятый элемент (г=5) включает плоские уплотнительные прокладки для фланцев, предотвращающие утечки газа в окружающую среду. Внутренний диаметр уплотнительной прокладки составляет с1;.г=5 = + 2(Ъ1У , + 5 + Ь1 г=2 + 5К + в + еф) (Рисунок 1).

Шестой элемент (г=б) содержит входной и выходной патрубки. Каждый патрубок конструктивно состоит из отрезка цилиндрической трубы с присоединенным к ней плоским фланцем. Внутренний диаметр каждого из патрубков составляет с1,2-б = а его длина принимается по

конструктивным соображениям в размере 0,5сЬ.2^1 (Рисунок 4.2). Количество патрубков зависит от варианта ДЦУ и равняется, соответственно, четырем

для установки очистки с двумя корпусами и двум для установки очистки с одним корпусом.

Седьмой элемент (1=7) содержит соединения на основе резьбовых шпилек и гаек, стягивающие между собой фланцы. Диаметр каждой из резьбовых шпилек принимается в зависимости от внутреннего диаметра фланцев г=1 + 2(Ь; 2=1 + 5 + Ъ.-17=2 + 8К + Б + еф) (Рисунок 1), а в конечном итоге

от внутреннего диаметра ЦФЭ тонкой очистки.

Восьмой элемент (г=8) содержит ограждающие конструкции (Рисунок 4.2), необходимые для размещения установки очистки, то есть стены, напольное и потолочное перекрытия. Размеры каждого из элементов ограждающих конструкций принимается в зависимости от внутреннего диаметра корпуса установки очистки с1- = (!■ ^ + 2(Ь-2=1 + 6 + Ь- 2=2 + 8К) (Рисунок 4.1), а в конечном итоге от внутреннего диаметра ЦФЭ тонкой очистки с^ ^.

Критерием оптимальности функции цели при использовании опытно-промышленного образца двухступенчатой цилиндрической установки принимается минимум интегральных затрат в 1-й вариант установки газовой очистки и ограждающие конструкции отапливаемого и вентилируемого помещения [1]:

г=1

2=1

ХИ,^,):- ш,п;(1)

ш=з Г г г

Хфг,- 1К12 (а1г=1) +Ф,м1к12 (с!,,,)

п1=1 г-1 Т=\

а! = (1 + Е) г=и,1=17г, т=Ш,

где т. - номер элемента капитальных вложений в двухступенчатую установку очистки и ограждающие конструкции для ее размещения, изменяющийся от 1

до Ъ\

^12=1 ~ внутренний диаметр фильтрующего элемента тонкой очистки, являющийся управляющим параметром предлагаемой математической модели,

м;

К^с^.ги) - капитальные вложения в изготовление г-го элемента в ¿-й вариант установки двухступенчатой очистки и ограждающие конструкции для ее размещения, руб.;

I - номер года работы установки очистки, который изменяется от 1 до Т; фгм - доля отчислений от Кг на монтаж г-го элемента, доля от единицы; а(- коэффициент, который учитывает приведение затрат разных во времени к одному расчетному году, лет;

Е — норма дисконта, 1/год, принимается в размере 0,12 (средняя кредитная ставка банка);

т - элемент затрат по эксплуатации фильтра, который изменяется от 1 до фгэ — годовая доля отчислений от Кг по эксплуатации г-го элемента, 1/год;

м

2 И; т - эксплуатационные расходы, связанные с затратами на

т=4

отопление помещения, в котором расположен ьй вариант двухступенчатой установки очистки газа, руб./год.

Расчетная схема к определению затрат в ьй вариант двухступенчатой установки очистки приведена на рисунках 1 и 2.

Годовой экономический эффект от применения предлагаемого варианта определяется из формулы (1) как разность годовых затрат между базовым (существующим З1 и предлагаемым З2 вариантами, то есть:

Э = 31-32, (2)

Капвложения для всех г-х элементов установки двухступенчатой очистки, которая размещается в отапливаемом помещении с другим газовым оборудованием для регулирования давления газа, определяются по формулам (4.4) — (4.23) главы 4 диссертации.

С целью количественной оценки результатов исследований в соответствии с формулами (1), (2) и 4.4) - (4.23) главы 4 проведены соответствующие расчеты. Были приняты следующие исходные данные.

1. Пропускная способность Уч дня систем очистки принята численно равной расчетному расходу газа, то есть 10000 м'/ч.

2. Срок эксплуатации установок очистки Т = 40 лет.

3. Продолжительность монтажа и изготовления каждого варианта установок очистки равна 0,5 года, а началом строительства является 2019 год.

4. Время эксплуатации установок очистки: 2019-2059 годы.

5. Номер шага 1=1,2, ..., 40.

6. Величина кредитной ставки банка (норма дисконта ) Е = 0,12 1/год.

7. Величина удельных капитальных вложений в изготовление ЦФЭ тонкой очистки К; 2=1, выполненного из фильтрующего многослойного материала, заключенного между двумя слоями утолщенной защитной сетки, отнесенная к единице их фильтрующей поверхности принимались согласно [2, 3, 4|. равной 1750 руб./м2.

8. Величина удельных капитальных вложений в производство ЦФЭ грубой очистки Щ2=2, изготовленного из сетки в расчете на единицу их

■у

фильтрующей площади, руб./мА, принята в соответствии с [2, 4].

9. Величина удельных капитальных вложений в производство стальных эллиптических крышки и днища и цилиндрической обечайки, 1-го варианта установки очистки, в расчете на единицу их металлоемкости, руб./кг,

■у

принимались согласно [2,4], равной 1540 руб./м".

10. Величина удельных капитальных вложений в производство фланцевого соединения, включающего приварные стальные фланцы К; г=з.ф.с, ь го варианта установки очистки, отнесенные к единице их массы принята в соответствии с [б], равной 920 руб./кг

11. Величина удельных капитальных вложений в производство стальных плоских колец, цилиндрических обечаек и плоских донышек для установки на них ЦФЭ грубой и тонкой очистки К^ 0 д, ¿-го варианта установки очистки, отнесенных к единице их массы принята в соответствии с [5], равной 1130 руб./кг

12. Величина удельных капитальных вложений в производство ушготнительных прокладок для фланцев, отнесенных к единице их массы принималась согласно [3, 4] равной 1250 руб./кг.

13. Величина удельных капитальных вложений в производство плоских фланцев к^е.ф, 1-го варианта установки очистки, отнесенных к единице их массы принята в соответствии с [б] равной 1090 руб./кг .

14. Удельные капитальные вложения в изготовление стальных входных и выходных патрубков ¿-го варианта установки очистки, отнесенные к единице их массы приняты в соответствии с [б], равной 460 руб./кг.

15. Величина удельных капитальных вложений в производство соединений на основе резьбовых шпилек ^ 2=7 принята в соответствии с [2,4], равной 1200 руб./кг.

16. Величина удельных капитальных вложений в вертикальные, потолочные и напольные ограждения помещения, отнесенные к единице их массы принята равной 220 руб./кг.

17. Значение доли отчислений от капитальных вложений в монтаж 1-го варианта системы очистки ср2М =0,14 д.е. [7, 8, 9] .

18. Значение доли годовых отчислений от К;г в эксплуатацию 1-го варианта систем очистки, в том числе на капитальный (т = 1), текущий (т = 2) ремонты и обслуживание (т = 3), (ргэ = 0,03 д.е. [7, 8, 9].

19. Величина избыточного давления в фильтре Р = 12,0 МПа-10"1.

20. Величина предельно допустимой скорости течения газа через живое сечение ЦФЭ с избыточным давлением Р = 12,0 МПа-10" :

-для волокнистого ЦФЭ - 0,35 м/с, принята в соответствии с [11, 10];

— для сетчатого ЦФЭ — 1,5 м/с, принята в соответствии с [11, 10].

21. Удельная цена энергоносителя в пункте его отпуска на нужды отопления помещения ГРП, руб./МВт-ч, принята, равная 2570 руб/МВтч.

22. Продолжительность работы системы отопления Т помещения ПРГ в течение года, ч, принята равной 4570ч в соответствии с [13, 14].

23. Величина коэффициента полезного действия системы отопления, д.е., принята в соответствии с [12] равной 0,95 .

Результаты расчетов

Результаты расчетов по формулам (1), (2) и (4.4)- (4.23) главы 4 показывают, что годовой экономический эффект от применения предлагаемого варианта составляет Э =350000 руб.

Использованные литературные источники 1. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов : утв. Госкошпетом РФ по строшельной, архитектурной и жилищной политике № ВК447 от 21.06.99. -М.: Информэлектро, 1999.-201 с.

2. Каталог завода ООО «Газпроммаш». Фильтры газовые. ФГ-50СУ (А); ФГ-50СП (А). - URL: http://www.gazpromrnash.ru (Дата обращения 03.06.2018 г.). -35 с.

3. Прайс-лист на газовое оборудование. Газовик, http://www.gazovik-gaz.ru/price (дата обращения 17.10.2019).

4. Прайс-лист на фильтры газовые. Газмонтажкомплект. http://www.gazrnc.ru/pricefg/html (дата обращения 29.11.2019).

5. Прайс-лист на трубы элекгросварные стальные. Пульс цен. http://msk.pulseen.ru/ргеdl/metal/tmba/weldedpipe/36889 (дата обращения 26.10.2019).

6. Прайс-лист на фланцы стальные. Инжиниринг Технологии. http://www.npost.ru/12820-80/price.php (дата обращения 01.11.2019).

7. Классификация основных средств, включаемых в амортизационные группы: утв. Постановлением Правительства РФ от 1 января 2002 г. № 1 (В редакции Постановления Правительства РФ от 10.12.2010 г. № 1011). - М., 2010. - 34 с.

8. Налоговый кодекс Российской Федерации № 117-ФЗ от 05.08.2000. Часть вторая: принят ГД РФ 19.07.2000 г. (В редакции ФЗ от 28.12.2010 г. № 425-ФЗ). -М., 2010.-411 с.

9. Примерный прейскурант на услуги газового хозяйства по техническому обслуживанию и ремонту газораспределительных систем / Утвержден приказом ОАО «Росгазификация» от 20 нюня 2001 г. № 35; введен в действие с 1 июля 2001 г. [Текст]. -Саратов: ОАО «Гппронипгаз», 2001. - 120 с.

10. Бнргер, М. И. Справочнгж по пыле- и золоулавливанию. [Текст] / М. И. Бнргер, А. Ю. Вальдберг, Б. И.Мягков. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1983. -312 с.

11. S.p.A. «Pietro Fiorentini». Cartridg filters HFA/60TRC. -Milano, Italy - Via

НоэеШт, 1. - р. 47.

12. СП 23-01-2004. Свод правил по проектированию тепловой защиты зданий. - М.: ФГУП, 2004. - 239 с.

(3. Строительные нормы и правила (СНиП 23-02-2003).0топление, вентиляция [Текст]. - М.: Стройиздат, 2001. - 136 с.

14. Строительные нормы и правила (СНиП 2.01.01-2001). Строительная климатология и геофизика. - М.: Стройиздат, 2001. - 136 с.

Расчет

А.О. Хомутов