Анотація до роботи:

Тюрін В.В. Розробка і дослідження відцентрових елементів для сепараційного обладнання в системах підготовки газу. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.03 – вентиляція, освітлення та теплогазопостачання. – Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, Харків, 2009.

Дисертаційна робота присвячена розробці і дослідженню прямотечійних відцентрових сепараційних елементів (ПВСЕ), а також розробці нового методу розрахунку ступеня очистки газу від рідини в ПВСЕ з урахуванням зміни осьової та обертальної швидкостей, густини і статичного тиску газу у радіальному та поздовжньому напрямках каналу, в якому рухається закручений вісесиметричний потік, а також можливої зміни рівноважного розподілу крапель за розмірами після проходження газорідинним потоком завихрювачів ПВСЕ. Отримано критеріальне рівняння для розрахунку коефіцієнта місцевого опору ПВСЕ довжиною до 8 його внутрішніх діаметрів циліндричного патрубка. На основі одержаних результатів роботи в експлуатацію установок комплексної підготовки газу введено сім сепараторів діаметрами 300, 500, 600, 800 і 1200 мм з ПВСЕ нової конструкції, що дозволило підвищити якість підготовки газу та отримати додатковий вуглеводневий конденсат.

За результатами виконаної дисертаційної роботи можна зробити наступні висновки та практичні рекомендації:

1. Виконаний аналіз відомих конструкцій ПВСЕ, які використовуються в сепараційному обладнанні установок підготовки газу показав, що сепаратори з контактно-сепараційними елементами УкрНДІгазу мають найменшу питому металоємність серед відцентрових сепараторів та є самими компактними і ефективними при очистці великих об’ємів газу, але мають вузький діапазон навантажень за газовою та рідкою фазами, в межах якого вони забезпечують ступінь очистки газу від рідини не менше 99 %, через що дані конструкції ПВСЕ потребують вдосконалення.

2. З проведеного аналізу особливостей закручених потоків та їх аеродинамічних характеристик виявилось доцільним отримання критеріального рівняння коефіцієнта місцевого опору ПВСЕ з відносною довжиною циліндричного патрубка L/d 8.

3. Виконаний аналіз в області методів розрахунку ступеня очистки газу від рідини в ПВСЕ показав, що сучасні методи розрахунку не враховують: характерної структури закрученого потоку у поздовжньому та поперечному напрямку каналу, в якому рухається закручений потік; згасання інтенсивності закрутки по мірі віддалення потоку від завихрювача; зміну густини газу у радіальному напрямку під впливом відцентрових масових сил; зміну рівноважного розподілу крапель за розмірами після проходження газорідинним потоком завихрювачів ПВСЕ, а тому дані методи розрахунку потребують вдосконалення.

4. Створено, досліджено та впроваджено у виробництво нові конструкції ПВСЕ з робочим діапазоном навантажень за газовою та рідкою фазами в межах фактора швидкості газу в патрубку ПВСЕ від 15 до 39 Па^0,5 та питомого зрошення до 307 м³/(м² год.), у той час як у попередніх КСЕ УкрНДІгазу робочий діапазон знаходився у межах фактора швидкості газу від 15 до 20 Па^0,5 та питомого зрошення до 110 м³/(м² год.).

5. За результатами експериментальних досліджень ступеня очистки газу від рідини в ПВСЕ нової конструкції виявлено чотири зони (режими) роботи: зона захлинання, перехідна зона, зона сталої роботи і зона вторинного виносу рідини з газом. Під час питомого зрошення L_f 106 м³ / (м² год.) вони визначаються фактором швидкості газу в патрубку сепараційного елемента в інтервалі: F 12 Па^0,5, 12 F 15 Па^0,5, 15 F 39 Па^0,5 і F 39 Па^0,5, відповідно. Під час питомого зрошення L_f = 307 м³ / (м² год.) дані зони знаходяться в інтервалі: F 15 Па^0,5, 15 F 21 Па^0,5, 21 F 39 Па^0,5 і F 39 Па^0,5, відповідно.

6. В інженерній практиці проектування сепараційного обладнання на базі нових ПВСЕ рекомендується виконувати в діапазоні 15 F 39 Па^0,5.

7. Оптимальне поєднання якості очистки газу і падіння статичного тиску на тарілці з ПВСЕ досягається завихрювачами з початковим інтегральним параметром закрутки в інтервалі 0,6 Ф_* 0,88.

8. Розроблено новий метод розрахунку ступеня очистки газу від рідини в ПВСЕ з урахуванням зміни осьової та обертальної швидкостей, густини і статичного тиску газу у радіальному та поздовжньому напрямках каналу, а також з урахуванням зміни рівноважного розподілу крапель за розмірами після проходження газорідинним потоком завихрювачів ПВСЕ.

9. В інженерній практиці представлений метод розрахунку ступеня очистки газу рекомендується використовувати для фактора швидкості газу в патрубку ПВСЕ в межах від 15 до 45 Па^0,5.

10. Одержано критеріальне рівняння коефіцієнта місцевого опору ПВСЕ з аксіально-лопатковим завихрювачем, інтегральний параметр закрутки якого знаходиться в межах Ф_* = 0,75 1,48, з тангенціальним завихрювачем з Ф_* = 0,45 3,03, циліндричним патрубком з відносною довжиною L/d 8, сепараційною діафрагмою зі ступенем діафрагмування 0,85 при роботі як в «сухому» режимі, так і при наявності в потоці рідкої фази в об’ємі L_f 106 м³ / (м² год.).

11. Впровадження сепараційного обладнання з новими ПВСЕ в установках комплексної підготовки газу на газоконденсатних родовищах України дало змогу понизити точку роси товарного газу як по волозі, так і по вуглеводням, підвищити якість підготовки газу та отримати додатковий вуглеводневий конденсат у якості додаткового товарного продукту, кількість якого лише на Березівській УКПГ склала 0,44 м³/добу. Економічний ефект від впровадження нових ПВСЕ у складі сепаратора СВВ 500-64 на Березівській УКПГ складає 55,3 тис. грн. на рік.

12. Отримані результати промислових досліджень аеродинамічного опору та ступеня очистки газу в ПВСЕ добре співпали з результатами лабораторних досліджень та теоретичних викладок.

Публікації автора:

1. Тюрін В.В. Визначення мінімального радіуса крапель, які відділяються з газорідинного потоку у відцентровому сепараційному елементі / В.В. Тюрін, В.В. Дячук, О.Ф. Редько // Питання розвитку газової промисловості України: Зб. наук. праць. – Харків: Український науково-дослідний інститут природних газів, 2007 р. – Вип. XXXV. – С. 102 – 108.

Особистий внесок автора: запропоновано новий підхід до розрахунку мінімального радіуса крапель, які відділяються у ПВСЕ, з урахуванням зміни осьової та обертальної швидкостей, густини і статичного тиску газу у радіальному та поздовжньому напрямках каналу.

2. Тюрін В.В. Спрощений метод розрахунку поля осередненої швидкості вісесиметрично закрученого турбулентного потоку в циліндричному каналі. Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут»: Зб. наук. праць. Тематичний випуск «Хімія, хімічна технологія та екологія». – Харків: НТУ «ХПІ», 2008. – № 41. – С. 83 – 92.

3. Тюрин В.В. Исследование гидравлических характеристик и степени очистки газа в новых прямоточных центробежных сепарационных элементах УкрНИИгаза // Питання розвитку газової промисловості України: Зб. наук. праць. – Харків: Український науково-дослідний інститут природних газів, 2008 р. – Вип. XXXVІ. – С. 225 – 229.

4. Пат. 14058 Україна, МПК В 01 D 45/12. Сепараційний елемент / В.В. Тюрін, Л.О. Бондаревська, І.С. Атаманчук, І.І. Хомин, О.В. Євсєєв, Є. О. Летюк, М.С. Чусь; заявник і патентовласник ДК Укргазвидобування. – № 200509312; заявл. 03.10.05; опубл. 17.04.06, Бюл. № 4. – 4 с. : іл.

Особистий внесок автора: складено формулу винаходу, реферат та заявку на винахід.

5. Пат. 55818 А Україна, МПК В 01 D 3/30, В 01 D 3/28. Контактно-сепараційний елемент / В.В. Тюрін, С.І. Чернишов; заявник і патентовласник В.В. Тюрін, С.І. Чернишов. – № 2002075366; заявл. 01.07.02; опубл. 15.04.03, Бюл. № 4. – 5 с. : іл.

Особистий внесок автора: складено формулу винаходу, реферат та заявку на винахід.

6. Пат. 2761 Україна, МПК В 01 D 45/12. Сепараційний елемент / В.В. Тюрін, Л.О. Бондаревська, В.С. Сливканич, Г.О. Хоменко, М.С. Чусь; заявник і патентовласник ДК Укргазвидобування. – № 2003098739; заявл. 25.09.03; опубл. 16.08.04, Бюл. № 8. – 2 с. : іл.

Особистий внесок автора: складено формулу винаходу, реферат та заявку на винахід.

7. Тюрін В.В. Визначення критеріального рівняння коефіцієнта місцевого опору прямотечійних відцентрових сепараційних елементів як з аксіально-лопатковим, так і з тангенціальним завихрювачем [Електронний ресурс] : матеріали міжнародної науково-технічної конференції молодих учених [“Техніка і прогресивні технології в нафтогазовій інженерії”], (Івано-франківськ, 16-20 вересня 2008 р.) / МОН України, ІФТУНГ. – Ів.-Франківськ. : ІФТУНГ, 2008. – 1 електрон. опт. диск (CD-ROM): кольор.; 12 см. – Систем. вимоги: Pentium-266 ; 32 Mb RAM ; CD-ROM ; Windows 95/98/2000/NT/XP ; Acrobat Reader 5. – Назва з титул. екрану.

8. Тюрин В.В. Сепарационное оборудование на базе прямоточных центробежных сепарационных элементов УкрНИИгаза [Електронний ресурс] : матеріали міжнародної науково-практичної конференції [“Техника и технологии добычи и подготовки нефти и газа в осложнённых условиях эксплуатации”], (Москва, 24-25 червня 2008 р.). – М. : Медиа Миры, 2008. – 1 електрон. опт. диск (DVD-ROM): кольор.; 12 см. – Систем. вимоги: Pentium ; 1 Gb RAM ; DVD-ROM ; Windows NT/XP ; Microsoft Office 2007. – Назва з титул. екрану.