CC BY
19
минимальное значение числа п выборок мгновенного значения напряжения, при котором формула (7) дает результат (5), т.е. методическая погреш-
ность при использовании способа (2) измерения эффективного значения напряжения синусоидальной формы становится равной нулю.
При измерении эффективного значения несинусоидального напряжения, содержащего N гармоник, это означает, что методическая погрешность равна нулю при выборе количества выборок мгновенного значения, равного п=2Ы+1, например, при N=1 (для синусоидального напряжения) п=3.
Вышеизложенное говорит о том, что при выборе числа выборок п=2^1 имеется принципиальная возможность получения нулевой методической погрешности измерения эффективного значения по формуле (2) на основе измерения выборок мгновенных значений напряжения при одинаковом шаге между ними без существенного увеличе-
ния числа выборок, что способствует также упрощению измерительной процедуры.
Список литературы:
1. Волгин Л.И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное. - М.: Советское радио, 1977. - 116 с.
2. Патент №2163381 РФ. Способ измерения эффективного значения переменного напряжения (варианты)/ М.К. Казаков, А.А. Тарасов, Л.И. Хи-самова // Бюл.- 2001.- №5.
3. Шахов Э.К. Частотно- и время-импульсные измерительные развертывающие преобразователи. Пенза: Изд-во ППИ, 1978. - 83 с.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ НАУКИ В ОБЛАСТИ ДОБЫЧИ, ТРАНСПОРТИРОВКИ И ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО _СЫРЬЯ_
Паранук Арамбий Асланович
Канд.техн.наук .ст.преподаватель кафедры ОНГПКубГТУ г.Краснодар
PERSPECTIVE DIRECTIONS OF DEVELOPMENT OF SCIENCE IN THE FIELD OF PRODUCTION, TRANSPORTATION AND PROCESSING OF HYDROCARBONS
Paranuk Aramby Aslanovich
PhD in Technological Sciences senior lecturer of ONGP KUBGTA department Krasnodar
АННОТАЦИЯ
В данной статье приводится анализ перспективных направлений развития науки в области добычи и транспорта природного газа. Автором приводиться описание и техническое решение тех задач, которые решались им совместно с другими авторами. Данная статья является обзорной, включающая в себя работы автора за 5 лет. В данной работе описаны проблемы образования гидратов в трубопроводах, в скважинах, в шельфах, и приведено описание новых направлений позволяющих снижать расход ингибиторов гидратообразования метанола, а также предложены оригинальные схемы регенераций метанола.
ABSTRACT
This article provides an analysis of the promising directions of development of science in the field of extraction and transportation of natural gas. The author gives a description and solution of those problems, which were solved jointly with other authors. This article is a review, which includes the author's work for 5 years. This paper describes the problems of hydrate formation in pipelines, wells, in the shelves, and a description of the
new directions allowing to reduce the consumption of methanol hydrate inhibitors, as well as the original scheme proposed regeneration of methanol.
Ключевые слова: гидраты, метанол, оценка технической надежности сложных систем, массооб-менные процессы, адсорбция, цеолиты, молекулярные сита, адсорбер
Keywords: hydrates, methanol, technical reliability evaluation of complex systems, mass transfer processes, adsorption, zeolite, molecular sieve adsorber
Развитие газовой отрасли тесно связано с решением технических задач, с которыми сталкивается промышленники данной отрасли. Можно выделить ряд крупных проблем и попытаться найти техническое решение данных задач.
Технические задачи:
1. Гидратообразование в шлейфах, в скважинах, трубопроводах, промысловых системах [2,4,6]
2. Разработка аппаратно - программных комплексов предупреждения гидратов в трубопроводах
3. Математическое моделирования технологических процессов образование гидратов
4. Сокращение потерь метанола по средством регенерации на установках осушки
5. Разработка технологических установок менее энерго затратных по сравнением с ректификационными колонами регенерации метанола
6. Оценка надежности технических систем используемы в газовой промышленности
Перспективные направления
развития науки в области добычи, транспортировки и переработки углеводородного углевородного сырья
Гидратообразование в шлейфах, в скважинах,
трубопроводах, промысловых системах
Сокращение потерь метанола по средством регенерации на установках осушки
Разработка аппаратно -программных комплексов предупреждения гидратов в трубопроводах
Математическое моделирования технологических процессов образование гидратов
Разработка технологических
установок менее энерго затратных по сравнением с ректификационными колонами регенерации метанола V._
Рисунок 1 - Основные направления развития науки в области добычи, транспортировки и переработки
углеводородного сырья
Рассматривая гидратообразования в технологических система можно отметить, что для образования газовых гидратов необходимо одновременное выполнение трёх условий: наличие влаги в газе, низкая температура и высокое давление газа. Все эти условия выполняются на магистральном газопроводе, и на технологических трубопроводах компрессорных станции. При определённых термобарических условиях влага, которая находиться в газе из газообразного состояния может переходить в состояние гидрата, минуя фазу конденсации в жидкость [7,8,9,10]. На практике, фактический расход метанола на предприятиях добычи и тру-
бопроводного транспорта газа, как правило, завышен вследствие его нерационального использования при ликвидации гидратной пробки[17]. Это связано с тем, что на предприятиях добычи и трубопроводного транспорта зачастую отсутствуют системы мониторинга и контроля над процессом гидратообразования.
Решение задачи гидратообразование в шлейфах, в скважинах, трубопроводах, промысловых системах решается следующим образом. На базе математической модели разработанной автором [4,11] создается блок схема (см.рис.2)[19]
Рисунок 2 - Блок схема действующего программно аппаратного комплекса [4,11,18]
Таким образом, приведенные выше блок схема позволяют определить температуру образования гидрата при заданных условиях, влагосодер-жание газа, количество жидкой фазы, выделившейся из газа, концентрацию метанола в газе, количество метанола[10], насыщающего газ, количество метанола, насыщающего жидкость и удельный расход газа.
Сокращение потерь метанола посредством регенерации на установках осушки. Автором разработана технологическая схема разделения азео-тропной смеси при помощи избирательного поглощения воды с использованием молекулярно ситовых свойств цеолит КА [5,12]. Показано, что
исходная смесь разделятся на две фазы в трехфазном сепараторе, где из азеотропной смеси отделяется фаза жидких углеводородов и водно - мета-нольная смесь[26,27]. Следующим этапом водно -метанольная смесь попадает на блок адсорберов, где происходит осушка метанола. Так же определены технологические параметры работы блока адсорберов, на основании лабораторных исследовании установлены циклы регенерации адсорбентов. Проведено сравнение расчетных и экспериментальных данных процесса адсорбции жидкости на твердых адсорбентах. Разработана математическая модель отражающая процесс адсорбции на цеолите марки КА [23,24,25]
Рисунок 3 - Технологическая схема разделения азеотропной системы[1]
С-1- Трехфазный сепаратор, V-! ^2, V-3, V-4, V-5, V-6, V-8, ^9, V-10, V-11, V-12, V-13, V-14, V-15, V-16, V-17 вентиль с дистанционным управлением, Н-1, Н-2, Н-3, Н-4 блок насосов, Ф-1 блок фильтров [8], А1, А2, А3, А4, А5, А6 блок адсор-беров[23,24,26], С-2 двухфазный сепаратор, Е-1 емкость сбора метанола[27].
Можно отметить, что предложенная автором технологическая схема регенерации метанола менее энерго затратная по сравнению с ректификационной колонной.
Оценка надежности технических систем используемы в газовой промышленности является острой задачей, так как она может включать все что приведено автором, так как любая технологическая схема установка или программно аппаратный комплекс имеет свои показатели надежности и безотказность.
Проблема надежности схемы и отдельных элементов связана с вероятностью отказов или сбоев на определенном этапе. Поэтому необходимо рассмотреть вероятность этих отказов и проанализировать надежность каждого блока предложенной схемы и привести классификацию отказов для возможного анализа и увеличения надежность разработанной схемы на каждом из этапов[13].
В результате наличия функциональной избыточности сложные системы обладают способностью при отказе отдельных элементов и подсистем продолжать выполнение задачи при некотором
снижении характеристик эффективности[14]. Это свойство сложных систем обычно вызывает определенные трудности при формулировании по отношению к ним понятия «отказа системы»[15].
Отказы элементов являются основополагающими данными при анализе причинно - следственных связей[14,15]. Для точного определения вида, значимости и места нахождения отказа в период эксплуатации оборудования необходимо рассмотреть само понятие «отказ» как событие, заключающееся в нарушении работоспособности изделия, системы или элемента [15]. Отказ сложной системы определяется как событие, обусловленное выходом характеристик эффективности за нижний допустимый предел и связанное с ним частичное или полное невыполнение задачи[15]. Очевидно, что простые системы являются частным случаем сложных, поэтому практически все методы диагностики простых систем могут быть распространены и на сложные, то есть здесь возможно использование принципа суперпозиции[13].
Отказы никогда не возникают мгновенно -всегда прослеживается некоторый конечный промежуток времени между причиной и следствием. Отказ возникает в случае, если вызвавшая его причина (или причины) не устранена за некоторый промежуток времени, в течение которого возможно предотвращение возникновения опасной ситуации, при условии, что опасность однозначно опре-делена[15]. Поэтому, методы исследования техни-
ческого состояния элементов (техническая диагностика) базируются на поэлементной классификации отказов, которая является основой установления истинной причины выхода из строя оборудо-вания[13,15].
Отказы, в соответствии со своей физической природой, могут быть:
— связанные с разрушением деталей и их поверхностей - поломки, различные виды повреждений и износа, коррозия, старение;
Известно, что разрушение является неоднородным процессом, приводящим в конечном итоге к уменьшению несущей способности элемента до нуля и разделению материала на отдельные ча-сти[14]. При этом высокие напряжения, разрывающие межатомные связи, концентрируются главным образом на границе неоднородностей. Разрывы отдельных связей, в свою очередь, приводят к образованию микротрещин, длина которых обычно локализуется вблизи существующих в материале дефектов или надрезов. Во всех случаях разрушение происходит тогда, когда локальные напряжения превышают адгезионную прочность материала[13].
По возможности дальнейшего использования изделий отказы различают:
— полные - исключающие возможность работы изделия до их устранения.
— частичные - при наличии которых изделие может использоваться с неполной мощностью или на пониженной скорости[20].
По характеру возникновения отказы делятся на: внезапные (аварийные) и постепенные (износ, старение, загрязнения), а по свои последствиям отказы могут быть опасными для жизни обслуживающего персонала, тяжелыми и легкими[20].
При всем своем многообразии в зависимости от вызвавших их причин отказы можно подразделить на три группы:
— первая группа - конструкционные отказы, являющиеся следствием: дефектов конструкции, технологии производства, эксплуатационно-технической документации. Они одинаковы для всех других экземпляров данной системы или же для некоторой группы изделий.
— вторая группа - производственные отказы, которые вызваны случайным разбросом или ограниченностью сроков службы комплектующих элементов, случайными неблагоприятными сочетаниями: разбросов параметров отдельных элементов в пределах установленных допусков, режимов работы, условиям эксплуатации и т.д. Характерной особенностью отказов данной группы является то, что они вызываются случайными, зачастую не повторяющимися для разных экземпляров системы причинами[14].
— третья группа - неизбежно-эксплуатационные отказы, происходящие в результате износа подвижных сопряжении и рабочих органов под влиянием сил трения или в результате
долговременного воздействия знакопеременных нагрузок. При проектировании практически ни одно подвижное соединение (сопряжение) не проверяют на износостойкость и далеко не всегда используются наиболее эффективные средства снижения износа, учитывающие конкретные условия работы. Разрушения при износе имеют кумулятивный характер и являются результатом последовательного и многократного накопления повреждений.
— Такие параметры называют основными. К ним относятся: эффективная мощность, часовой расход топлива или электроэнергии, частота вращения роторов, температурные характеристики (например, входные и выходные значения температуры и давления газа или жидкости), давление и температура смазочного масла, состав перекачиваемой среды и т.д. К этой группе должны быть отнесены характеристики окружающей среды, так как технологические параметры установок переработки и транспорта углеводородов при оперировании с ними приводятся к стандартным атмосферным условиям.
Выводы
Автором предпринята попытка обобщить материал, который накопился в результате 5 летней работы, и выделить основные направления решаемые в рамках своих работ. Автором разработаны оригинальные модели расчета гидратов в шлейфах газопровода, в скважинах, в газосборной сети [18] даны ссылки на работы, для изучения и анализа. Большое количество работ автора посвящено анализу технического состояния технических систем, а также предложена оригинальная схема регенерации ингибитора гидратообразования метанол.
Список литературы
1. Паранук А.А., Сааведра Х.Х.А. Новые направления применения природных цеолитов в качестве адсорбентов для разделения азеотропных растворов // Экспозиция Нефть Газ. 2015. № 6 (45). С. 32-33
2. Паранук А.А., Кунина П.С. Определение гидратоопасного интервала скважины и способы предотвращения условий гидратообразования // Наука и техника в газовой промышленности. 2012. № 1 (49). С. 33-42
3. Паранук А.А., Сааведра Х.Х.А., Киньонез Л.К.Н. Разделение многокомпонентных растворов методами адсорбции на цеолитах // Экспозиция Нефть Газ. 2015. № 7 (46). С. 66-67
4. Паранук А.А. Разработка методов раннего обнаружения гидратообразования в магистральных газопроводах и технологических трубопроводах компрессорных станций // автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Кубанский государственный технологический университет. Краснодар, 2013
5. Паранук А.А., Киньонез Л.К.Н., Савеедра Х.Х.А. Адсорбционный фильтр // патент на полезную модель RUS 162098 23.12.2015
6. Паранук А.А. Программа мониторинга гид-ратообразования магистральных газопроводов при
помощи штатных систем контроля Gidrat 1.0 // Наука и техника в газовой промышленности. 2015. № 3 (63). С. 55-57.
7. Паранук А.А. Хранение природного газа в гидратном состоянии в условиях крайнего севера // Технологии нефти и газа. 2015. № 1 (96). С. 62-63.
8. Паранук А.А. Разработка алгоритма расчета гидратообразования в газопроводе на языке программирования турбо паскаль 7.1 //Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2013. № 2. С. 14-17
9. Паранук А.А., Никулин А.В. Разработка программы для расчета влагоемкости газа в программе борланд делфи 7.0 // Экспозиция Нефть Газ. 2014. № 1 (33). С. 49-50
10. Паранук А.А. Оптимизация расхода метанола при проведении расчетов многофазных углеводородных систем // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки. 2012. № 3. С. 20-26
11. Паранук А.А. Разработка методов раннего обнаружения гидратообразования в магистральных газопроводах и технологических трубопроводах компрессорных станций // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Кубанский государственный технологический университет. г.Краснодар, 2015
12. Паранук А.А., Хрисониди В.А. Исследование адсорбционной емкости цеолита КАсо// Успехи современного естествознания. 2016. № 9-0. С. 29-33
13. Кунина П.С., Паранук А.А., Братченко И.В., Костин С.П., Чернова Ю.Н., Клюмова Н.Ю. Инновационные методы измерительных систем в технической диагностики энергетического оборудования // Инновации и инвестиции. 2015. № 7. С. 96-101
14. Кунина П.С., Паранук А.А., Братченко И.В., Климова Н.Ю., Костин С.П., Чернова Ю.Н., Ковалев Ю.С. Основные факторы воздействия на ехническую систему // Инновации и инвестиции. 2015. № 8. С. 154-158
15. Кунина П.С., Паранук А.А., Братченко И.В., Костин С.П., Чернова Ю.Н., Климова Н.Ю. Методы контроля технического состояния газоперекачивающих агрегатов по параметрам вибрации // Образование. Наука. Научные кадры. 2015. № 4. С. 199-205
16. Кунина П.С., Паранук А.А., Братченко И.В., Костин С.П., Чернова Ю.Н., Клюмова Н.Ю., Ковалев Ю.С. Классификация технических систем по характеру отказов для проведения качественных операций технической диагностики // Образо-
вание. Наука. Научные кадры. 2015. № 5. С. 261265
17. Паранук А.А. Косвенный контроль газосборной сети // Нефтегазовое дело. 2012. Т. 10. № 1. С. 36-40
18. Паранук А.А. Оценка эффективности современных методов технического диагностирования предупреждения гидрообразования // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2012. № 3. С. 28-31
19. Паранук А.А. Разработка программы для расчета гидратообразования в мг на программе борланд дельфи 7.0 // Экспозиция Нефть Газ. 2013. № 5 (30). С. 63-67
20. Паранук А.А., Кунина П.С., Бунякин А.В., Абессоло М.К. Оценка технического состояния узлов газоперекачивающих агрегатов как модель колебательной системы // Экспозиция Нефть Газ.
2015. № 4 (43). С. 88-90
21. Абессоло М.К., Кунина П.С., Паранук А.А., Поляков А.В. Влияние тепловых эффектов и механических повреждений на работоспособность гидродинамических упорных подшипников скольжения ГПА// Экспозиция Нефть Газ. 2016. № 2 (48). С. 20-22
22. Кунина П.С., Паранук А.А., Братченко И.В., Костин С.П., Чернова Ю.Н., Климова Н.Ю., Ковалев Ю.С. Исследование технического состояния сложных систем методом последовательного структурного анализа // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки. 2015. № 7-8. С. 7-13
23. Паранук А.А., Хрисониди В.А. Анализ современных адсорберов Евразийский союз ученых.
2016. № 7 (28). С. 36-39
24. Паранук А.А., Кунина П.С., Сааведра Х.Х.А., Хрисониди В.А., Багаманова Массообмен-ные процессы // А.И. Научные труды SWorld. 2016. Т. 1. № 2 (43). С. 71-76
25. Паранук А.А., Сааведра Х.А.С., Хрисони-ди В.А., Схаляхо З.Ч., Багаманова А.И. Новые направления применения природных цеолитов в качестве адсорбентов для разделения азеотропных растворов Научный альманах. 2016. № 5-3 (19). С. 388-390
26. Паранук А.А., Сааведра Х.Х.А., Схаляхо З.Ч., Багаманова А.И. Разделение многокомпонентных растворов методами адсорбции на цеолитах // Вестник научных конференций. 2016. № 5-4 (9). С. 221-223
27. Паранук А.А., Хрисониди В.А. Промышленное применение молекулярных сит // Интерактивная наука. 2016. № 5. С. 51-53
