Напрямки та етапи проєктно-технологічного забезпечення підвищених характеристик турбодетандерних електростанцій

Abstract

Робота містить опис інтегрованого підходу до проєктно-технологічного забезпечення підвищених характеристик турбодетандерних електростанцій. Аналіз сучасного стану розроблення турбодетандерних електростанцій дав підстави установити, що натепер традиційні підходи значною мірою вичерпали можливості підвищення їх технічних характеристик. Більш того, складається ситуація, коли для забезпечення підвищення таких характеристик потрібне залучення не ізольованих проєктних чи технологічних, а сумісних проєктно-технологічних заходів. Для реалізації такого підходу застосовано метод узагальненого параметричного моделювання. При цьому за рахунок об’єднання проєктних і технологічних параметрів розширюється параметричний простір, у якому здійснюється пошук раціональних технічних рішень турбодетандерних електростанцій. Саме завдяки такому розширенню параметричного простору удається підвищити ефективність кінцевого рішення. Таке рішення неможливо досягнути тільки за рахунок проєктних чи тільки технологічних заходів. Розроблений підхід реалізовано у вигляді послідовності розв’язаних етапів. По-перше, це дослідження робочих процесів газодинаміки, тепломасопереносу та енергогенерування у турбодетандерних електростанціях. По-друге, це оптимізація технологічних операцій зміцнення елементів цих установок. По-трете, це розроблення реальних зразків турбодетандерних електростанцій із підвищеними технічними характеристиками. У цілому зазначені етапи, які здійснюються взаємоузгоджено на основі розробленого узагальненого параметричного підходу, дали можливість на 25 – 40 % підвищити довговічність елементів турбодетандерних електростанцій та забезпечити ККД за детандером на рівні 86 %.

The paper describes an integrated approach to the design and technological support of enhanced performance of turbo-expander power plants. An analysis of the current state of development of turboexpander power plants has made it possible to establish that traditional approaches have largely exhausted the possibilities of improving their technical characteristics. Moreover, a situation is emerging where, in order to ensure the improvement of such characteristics, it is necessary to involve not isolated design or technological measures, but joint design and technological measures. To implement this approach, the method of generalized parametric modeling is used. At the same time, by combining design and technological parameters, the parametric space in which to search for rational technical solutions for turbo-expander power plants is expanded. This expansion of the parametric space makes it possible to increase the efficiency of the final solution. Such a solution cannot be achieved through design or technological measures alone. The developed approach is implemented in the form of a sequence of solved stages. First, it is a study of the working processes of gas dynamics, heat and mass transfer, and power generation in turboexpander power plants. Secondly, it is the optimization of technological operations for strengthening the elements of these plants. Thirdly, it is the development of real samples of turbo-expander power plants with improved technical characteristics. In general, these stages, which are carried out in a coordinated manner on the basis of the developed generalized parametric approach, made it possible to increase the durability of turboexpander elements by 25-40 % and ensure the efficiency of the detander at the level of 86 %.