[go: up one dir, main page]

RU2626293C1 - Method of monitoring gas compressor unit operation and device for its implementation - Google Patents

Method of monitoring gas compressor unit operation and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2626293C1
RU2626293C1 RU2016119096A RU2016119096A RU2626293C1 RU 2626293 C1 RU2626293 C1 RU 2626293C1 RU 2016119096 A RU2016119096 A RU 2016119096A RU 2016119096 A RU2016119096 A RU 2016119096A RU 2626293 C1 RU2626293 C1 RU 2626293C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
monitoring
fuel
pumping unit
activator
Prior art date
Application number
RU2016119096A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Андреевич Куделькин
Original Assignee
Владимир Андреевич Куделькин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Андреевич Куделькин filed Critical Владимир Андреевич Куделькин
Priority to RU2016119096A priority Critical patent/RU2626293C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2626293C1 publication Critical patent/RU2626293C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00Details
    • F24D19/10Arrangement or mounting of control or safety devices

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

FIELD: engine devices and pumps.
SUBSTANCE: method of monitoring a gas compressor unit operation, containing an engine connected by a shaft to a compressor, an air intake and an exhaust device including fuel gas rate measurement, measurement of the power transferred to the compressor, of the process efficiency, comparison of the process calculated efficiency with the design one with the help of a system unit and with a reduction in efficiency compared with the design value carrying out measures to increase the efficiency until the efficiency increase of the energy facility stops. And the average temperature of the exhaust gases is constantly measured at the outlet of the exhaust device at the outlet of the exhaust device using a thermal imager and the averaged value of the colour of the exhaust gases is also measured with a video camera and the concentration of harmful substances in the exhaust gases is determined based on those values.
EFFECT: increasing the accuracy of the control of the combustion efficiency in the engine of the gas compressor unit, improving its specific characteristics and reducing emissions of harmful substances according to the monitoring results.
21 cl, 1 tbl, 12 dwg

Description

Группа изобретений относится к газоперекачивающим агрегатам ГПА и может быть использована для автоматического учета расхода тепла во всех системах, в том числе - системе подачи топлива и постоянного мониторинга коэффициента полезного действия КПД и влияния работы ГПА на экологию окружающей среды.The group of inventions relates to gas-pumping units of a gas compressor unit and can be used for automatic metering of heat consumption in all systems, including a fuel supply system and constant monitoring of the efficiency of an efficiency factor and the impact of a gas-compressor unit on the environment.

Известна автоматизированная система для измерения и учета расхода теплоносителя и тепла в системах теплоснабжения (патент РФ №2144162, МПК F24D 19/10. Автоматизированная система для измерения и учета расхода теплоносителя и тепла в системах теплоснабжения, заявл. 16.07.1996; опубл. 10.01.2000).A well-known automated system for measuring and accounting for the flow of coolant and heat in heating systems (RF patent No. 2144162, IPC F24D 19/10. Automated system for measuring and accounting for the flow of coolant and heat in heating systems, is declared. 07.16.1996; publ. 10.01. 2000).

Автоматизированная система для измерения и учета расхода теплоносителя и тепла в системе теплоснабжения содержит один источник тепла, трубопроводы тепловой сети с датчиками температуры, датчики давления, статические преобразователи мощности или датчики тока и напряжения, снабжена системой передачи данных в информационный центр.An automated system for measuring and accounting the flow of heat carrier and heat in a heat supply system contains one heat source, pipelines of a heating network with temperature sensors, pressure sensors, static power converters or current and voltage sensors, is equipped with a data transmission system to the information center.

Недостаток такой системы заключается в том, что не рассматриваются двухконтурные системы отопления с использованием частотных преобразователей для синхронного регулирования подачи теплоносителя в контурах тепловой сети.The disadvantage of this system is that it does not consider dual-circuit heating systems using frequency converters for synchronously regulating the flow of coolant in the circuits of the heating network.

Наиболее близкой к изобретению является адаптивная система управления исполнительными устройствами объектов теплоснабжения жилищно-коммунального хозяйства (патент РФ №2425292, МПК8 F24D 19/10, опубл. 27.07.2011 г. Адаптивная система управления исполнительными устройствами объектов теплоснабжения жилищно-коммунального хозяйства).Closest to the invention is an adaptive control system for actuators of heating facilities of housing and communal services (RF patent No. 2425292, IPC 8 F24D 19/10, published on July 27, 2011. Adaptive control system for actuators of heating facilities of housing and communal services).

В адаптивную систему управления исполнительными устройствами объектов теплоснабжения жилищно-коммунального хозяйства, содержащую первый контур с источником тепла и блоком управления, сетевой насос с выходом на теплообменник, второй контур тепловой сети с циркуляционным насосом и двигателем, управляемым частотным преобразователем, насосы и двигатели, управляемые частотными преобразователями в каждом из N потребителей тепловой энергии, датчики температуры и давления в подающих и обратных трубопроводах первого и второго контуров тепловой сети и в каждом из N потребителей тепловой энергии, дополнительно введены в каждый из N территориально распределенных потребителей тепловой энергии первый и второй блоки сравнения перепадов давлений, задатчик допустимого перепада давлений, блок сравнения перепадов температур, задатчик допустимого перепада температур, задатчик температуры в обратном трубопроводе, блок сравнения температуры в обратном трубопроводе, задатчик допустимого давления в подающем трубопроводе, блок сравнения допустимого давления, ограничитель по давлению, первый, второй и третий масштабирующие усилители потребителей тепловой энергии, сумматор-корректор управляющих сигналов, задатчик потребляемой тепловой энергии, инвертор, приемопередатчик потребителя тепловой энергии, в управление источником тепловой энергии дополнительно введен N-канальный приемопередатчик.An adaptive control system for executive devices of heat supply facilities of housing and communal services, comprising a first circuit with a heat source and a control unit, a network pump with access to a heat exchanger, a second circuit of a heat network with a circulation pump and an engine controlled by a frequency converter, pumps and motors controlled by frequency converters in each of the N consumers of thermal energy, temperature and pressure sensors in the supply and return pipelines of the first and second heat circuits a new network and in each of the N consumers of thermal energy, the first and second differential pressure comparison units, an allowable differential pressure controller, a temperature differential comparison unit, an allowable temperature differential controller, a return pipe temperature controller, are introduced into each of the N geographically distributed thermal energy consumers , a unit for comparing the temperature in the return pipe, a set point for the permissible pressure in the supply pipe, a unit for comparing the permissible pressure, a pressure limiter The first, second, third scaling amplifiers of thermal energy consumers, an adder-corrector of control signals, a setpoint of consumed thermal energy, an inverter, a transceiver of a thermal energy consumer, and an N-channel transceiver are additionally introduced into the control of a thermal energy source.

Недостатком является отсутствие мониторинга технологического процесса производства тепловой энергии.The disadvantage is the lack of monitoring of the technological process of thermal energy production.

Известна система мониторинга энергетических объектов по патенту РФ на изобретение №2520066, МПК F24D 19/10, опубл. 20.06.2014 г.A known monitoring system of energy facilities according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2520066, IPC F24D 19/10, publ. 06/20/2014

Эта система содержит первый контур с источником тепла (газовый котел), теплообменник, второй контур тепловой сети, датчик температуры в прямом трубопроводе первого контура, датчик температуры в обратном трубопроводе второго контура, датчик давления в прямом трубопроводе второго контура, введен регулятор подачи газа, датчик расхода газа, вентилятор, датчик температуры воздуха, датчик расхода воздуха, датчик температуры сбросных газов, счетчик производимой тепловой энергии, многоканальный микропроцессорный блок контроля энергосбережения при производстве тепловой энергии, блок памяти, диспетчерский центр приема информации, причем первый контур с источником тепла (газовый котел), первый выход которого связан с входом датчика температуры сбросных газов и через теплообменник связан со вторым контуром тепловой сети, первый контур с источником тепла соединен с входом датчика температуры в прямом трубопроводе первого контура, три выхода второго контура связаны с входами датчика температуры в обратном трубопроводе, датчика давления в прямом трубопроводе, счетчика производимой тепловой энергии, выходы которых связаны с входами многоканального микропроцессорного блока контроля энергосбережения при производстве тепловой энергии, выход регулятора подачи газа посредством датчика расхода газа связан с первым входом котла, выход вентилятора посредством датчика температуры воздуха, датчика расхода воздуха связан со вторым входом котла, выходы датчика расхода газа, датчика расхода воздуха, датчика температуры воздуха, датчика температуры сбросных газов связаны с входами многоканального микропроцессорного блока контроля энергосбережения при производстве тепловой энергии, первый выход которого связан с входом блока памяти, второй выход связан с входом диспетчерского центра приема информации.This system contains a first circuit with a heat source (gas boiler), a heat exchanger, a second circuit of the heating network, a temperature sensor in the direct pipe of the first circuit, a temperature sensor in the return pipe of the second circuit, a pressure sensor in the direct pipe of the second circuit, a gas flow regulator is introduced, a sensor gas flow rate, fan, air temperature sensor, air flow sensor, exhaust gas temperature sensor, heat energy meter, multi-channel microprocessor control unit energy-saving I am in the production of thermal energy, a memory unit, a dispatch center for receiving information, the first circuit with a heat source (gas boiler), the first output of which is connected to the input of the temperature sensor of the exhaust gases and through the heat exchanger is connected to the second circuit of the heating network, the first circuit with a heat source connected to the input of the temperature sensor in the direct pipe of the primary circuit, the three outputs of the second circuit are connected to the inputs of the temperature sensor in the return pipe, pressure sensor in the direct pipe, meter my thermal energy, the outputs of which are connected to the inputs of a multi-channel microprocessor-based energy saving control unit for the production of thermal energy, the output of the gas supply regulator through the gas flow sensor is connected to the first input of the boiler, the fan output is connected via the air temperature sensor, the air flow sensor to the second input of the boiler, outputs gas flow sensor, air flow sensor, air temperature sensor, exhaust gas temperature sensor are connected to the inputs of a multi-channel microprocessor eye control of energy saving in thermal energy, a first output of which is connected to the input of the storage unit, a second output connected to the input of dispatch center receiving information.

Недостатки - невозможность контроля и управления процессом горения, узкоспециализированное назначение системы, отсутствие контроля безопасности и контроля со стороны вышестоящих организаций.Disadvantages - the inability to control and control the combustion process, the highly specialized purpose of the system, the lack of safety control and control by higher organizations.

Известна система мониторинга работы газоперекачивающего агрегата по заявке на изобретение РФ №2015110271, МПК F24D 19/10 с решением о выдаче патента, прототип.A known system for monitoring the operation of a gas pumping unit according to the application for the invention of the Russian Federation No. 20155110271, IPC F24D 19/10 with a decision on the grant of a patent, prototype.

Этот способ включает мониторинг работы газоперекачивающего агрегата, содержащего двигатель, соединенный валом с компрессором, воздухозаборное и выхлопное устройство, включающий измерение расхода топливного газа, измерение мощности, передаваемой на компрессор, КПД процесса, сравнение при помощи системного блока расчетного КПД процесса с проектным и при снижении КПД по сравнению с проектным проведение мероприятий по увеличению КПД, пока не прекратится увеличение КПД энергетического объекта.This method includes monitoring the operation of a gas pumping unit containing an engine connected by a shaft to a compressor, an air intake and an exhaust device, including measuring the fuel gas flow rate, measuring the power transmitted to the compressor, process efficiency, comparing the calculated process efficiency with the design and using a system unit to reduce Efficiency compared to the design of measures to increase efficiency, until the increase in efficiency of the energy facility stops.

Это устройство для мониторинга работы газоперекачивающего агрегата содержит двигатель, к которому валом присоединен компрессор, воздухозаборное и выхлопное устройства, топливопровод, содержащий расходомер и регулятор расхода газа с приводом, и контроллер управления, соединенный с этими приводами электрическими связями, рабочее место оператора, содержащее, в свою очередь, системный блок, монитор, клавиатуру и манипулятор типа мышь, соединенные электрическими связями, при этом системный блок соединен электрической связью с контроллерами.This device for monitoring the operation of a gas pumping unit comprises an engine to which a compressor, an air intake and an exhaust device are connected, a fuel pipe containing a flow meter and a gas flow regulator with a drive, and a control controller connected to these drives by electrical connections, an operator workstation comprising in turn, the system unit, monitor, keyboard and mouse-type manipulator, connected by electrical connections, while the system unit is connected by electrical connection to the controller mi

Недостаткиdisadvantages

1. Низкая точность измерения КПД и эмиссии вредных веществ в выхлопных газах, обусловленная невозможностью измерения среднего значение давления, температуры, концентрации веществ и других показателей одним и даже несколькими датчиками.1. Low accuracy of measuring the efficiency and emission of harmful substances in exhaust gases, due to the inability to measure the average value of pressure, temperature, concentration of substances and other indicators by one or even several sensors.

2. Длительная (годами) работа датчика измерения концентрации вредных веществ в выхлопных газах (газоанализатора) в условиях высоких температур до 500°С и выше. Длительное воздействие на этот датчик скоростного напора, вибрации и посторонних частиц: раскаленной пыли, частиц углерода и химически активных веществ.2. Long-term (for years) operation of a sensor for measuring the concentration of harmful substances in exhaust gases (gas analyzer) at high temperatures up to 500 ° C and above. Long-term impact on this sensor of high-speed pressure, vibration and foreign particles: hot dust, carbon particles and chemically active substances.

3. Высокая стоимость газовых анализаторов.3. The high cost of gas analyzers.

4. Низкая точность измерения газовыми анализаторами.4. Low accuracy of measurement by gas analyzers.

5. Невозможность сохранения информации по газовому анализу за большой промежуток времени.5. The inability to save information on gas analysis for a long period of time.

6. Невозможность автоматического определения типа дефекта по результатам мониторинга.6. The inability to automatically determine the type of defect according to monitoring results.

7. Невозможность измерения цвета выхлопных газов для анализа дефектов.7. Inability to measure exhaust color for defect analysis.

8. Невозможность измерения бесконтактным методом температуры выхлопных газов.8. The inability to measure the temperature of the exhaust gases using a non-contact method.

Задачи создания изобретения - повышение качества мониторинга для повышения КПД горения, уменьшения эмиссии вредных веществ и обеспечение контроля технического состояния и безопасности.The objectives of the invention are to improve the quality of monitoring to increase combustion efficiency, reduce emissions of harmful substances and ensure control of technical condition and safety.

Задачи создания изобретения - повышение качества мониторинга газотурбинного двигателя, используемого в качестве привода газоперекачивающего агрегата на природном газе и снижение эмиссии вредных веществ.The objectives of the invention are to improve the monitoring quality of a gas turbine engine used as a drive of a gas pumping unit using natural gas and to reduce the emission of harmful substances.

Достигнутые технические результаты: повышение точности контроля полноты сгорания топлива в двигателе газоперекачивающего агрегата, улучшение его удельных характеристик и уменьшение эмиссии вредных веществ по результатам мониторинга.Achieved technical results: improving the accuracy of monitoring the completeness of fuel combustion in the engine of a gas pumping unit, improving its specific characteristics and reducing emissions of harmful substances according to monitoring results.

Решение указанных задач достигнуто в способе мониторинга работы газоперекачивающего агрегата, содержащего двигатель, соединенный валом с компрессором, воздухозаборное и выхлопное устройство, включающий измерение расхода топливного газа, измерение мощности, передаваемой на компрессор, КПД процесса, сравнение при помощи системного блока расчетного КПД процесса с проектным и при снижении КПД по сравнению с проектным проведение мероприятий по увеличению КПД, пока не прекратится увеличение КПД энергетического объекта, отличается тем, что постоянно измеряют среднюю температуру выхлопных газов в сечении на выходе из выхлопного устройства при помощи тепловизора и осредненное значение цвета выхлопных газов и по ним определяют концентрацию вредных веществ в выхлопных газах.The solution of these problems was achieved in a method for monitoring the operation of a gas pumping unit containing an engine connected by a shaft to a compressor, an air intake and exhaust device, including measuring fuel gas flow, measuring the power transmitted to the compressor, process efficiency, and comparing the calculated process efficiency with the design using the system unit and with a decrease in efficiency compared with the design, measures to increase the efficiency, until the increase in the efficiency of the energy facility ceases, is different in that continuously measure the average temperature of the exhaust in a section downstream of the exhaust device by means of thermal and averaged color value of the exhaust gases and on them the concentration of harmful substances in the exhaust gases.

При помощи тепловизора можно определять максимальное отклонение локальной температуры выхлопных газов от среднего значения и по нему судить о дефектах.Using a thermal imager, you can determine the maximum deviation of the local temperature of the exhaust gases from the average value and judge defects by it.

При помощи видеокамеры можно определять максимальное отклонение локального значения цвета выхлопных газов от его среднего значения и по нему судить о дефектах.Using a video camera, you can determine the maximum deviation of the local color value of the exhaust gases from its average value and judge defects by it.

При снижении КПД по сравнению с проектным осуществляют активацию топливного газа при помощи активатора топливного газа путем изменения напряжения питания его электродов от блока высокого напряжения, увеличивают напряжение питания активатора топливного газа до тех пор, пока повышение мощности энергетического объекта не сравняется с повышением мощности потребляемой активатором топливного газа, увеличивают частоту питания активатора топливного газа до тех пор, пока повышение мощности энергетического объекта не сравняется с повышением мощности потребляемой активатором топливного газа. Увеличивают напряжение питания активатора топлива до тех пор, пока повышение мощности энергетического объекта не сравняется с повышением мощности потребляемой активатором топливного газа, увеличивают частоту питания активатора топлива до тех пор, пока повышение мощности энергетического объекта не сравняется с повышением мощности, потребляемой активатором топливного газа, одновременно проведение мероприятий по увеличению КПД - производят определение химического состава выхлопных газов при помощи видеокамеры и тепловизора и сравнивают концентрации вредных веществ с предельно допустимыми нормами и при их превышении прекращают проведение мероприятий по повышению КПД.With a decrease in efficiency compared with the design, fuel gas is activated using a fuel gas activator by changing the voltage of its electrodes from the high voltage unit, increasing the supply voltage of the fuel gas activator until the increase in the power of the energy object is equal to the increase in the power consumed by the fuel activator gas, increase the frequency of the activator of the fuel gas until the increase in power of the energy facility is not equal to the increase m of power consumed by the fuel gas activator. Increase the supply voltage of the fuel activator until the increase in the power of the energy object equals the increase in the power consumed by the activator of the fuel gas, increase the frequency of the supply of the fuel activator until the increase in the power of the energy object equals the increase in power consumed by the activator of the gas measures to increase efficiency - determine the chemical composition of exhaust gases using a video camera and thermal imager and compare ayut concentration of harmful substances with the maximum permissible limits, and when they are exceeded event is stopped to improve efficiency.

Решение указанных задач достигнуто в устройстве для мониторинга работы газоперекачивающего агрегата, в состав которого входит двигатель, к которому валом присоединен компрессор, воздухозаборное и выхлопное устройства, топливопровод, содержащий расходомер и регулятор расхода газа с приводом, и контроллер управления, соединенный с этими приводами электрическими связями, рабочее место оператора, содержащее, в свою очередь, системный блок, монитор, клавиатуру и манипулятор типа мышь, соединенные электрическими связями, при этом системный блок соединен электрической связью с контроллерами, тем, что оно содержит тепловизор, измеряющий среднюю температуру выхлопных газов в сечении на выходе из выхлопного устройства и видеокамеру, измеряющую осредненное значение цвета выхлопных газов в этом же сечении, а также датчики крутящего момента на валу и частоту вращения вала.The solution of these problems has been achieved in a device for monitoring the operation of a gas pumping unit, which includes an engine to which a compressor is connected by a shaft, an air intake and exhaust device, a fuel line containing a flow meter and a gas flow regulator with a drive, and a control controller connected to these drives by electrical connections , the operator’s workplace, which, in turn, contains a system unit, a monitor, a keyboard and a mouse-type manipulator connected by electrical connections, and the system the unit is electrically connected to the controllers in that it contains a thermal imager that measures the average temperature of the exhaust gases in the section at the outlet of the exhaust device and a video camera that measures the average color value of the exhaust gases in the same section, as well as torque sensors on the shaft and speed shaft.

Устройство может содержать систему безопасности, которая содержит контроллер безопасности и, по меньшей мере, один датчик безопасности, соединенный с контроллером безопасности. Система безопасности может содержать датчики технического состояния газоперекачивающего агрегата, соединенные с контроллером безопасности. После регулятора расхода газа может быть установлен активатор топлива, содержащий, по меньшей мере, два электрода, присоединенных высоковольтными проводами к блоку высокого напряжения. В цепи высоковольтных проводов может быть установлено средство изменения режима работы активатора топлива с блоком дистанционного управления, который соединен с контроллером управления. Воздуховод может содержать озонатор воздуха. Устройство для мониторинга работы газоперекачивающего агрегата может содержать газовый анализатор, установленный в выхлопном устройстве. Устройство для мониторинга работы газоперекачивающего агрегата может содержать систему впрыска воды на вход активатора топлива. Устройство для мониторинга работы газоперекачивающего агрегата может содержать систему подачи углекислого газа на вход активатора топлива. Устройство для мониторинга работы газоперекачивающего агрегата может содержать систему подачи катализатора на вход активатора топлива. Система подачи катализатора на вход активатора топлива может быть выполнена с возможностью подачи гомогенного катализатора. Система подачи катализатора на вход активатора топлива может быть выполнена с возможностью подачи гетерогенного катализатора.The device may include a security system that includes a security controller and at least one security sensor connected to the security controller. The security system may include sensors for the technical condition of the gas pumping unit connected to the safety controller. After the gas flow regulator, a fuel activator may be installed, containing at least two electrodes connected by high-voltage wires to the high voltage unit. In the circuit of high-voltage wires, a means for changing the operating mode of the fuel activator with a remote control unit that is connected to the control controller can be installed. The duct may contain an air ozonizer. A device for monitoring the operation of a gas pumping unit may comprise a gas analyzer installed in an exhaust device. A device for monitoring the operation of a gas pumping unit may include a water injection system at the inlet of the fuel activator. A device for monitoring the operation of a gas pumping unit may include a carbon dioxide supply system to the input of the fuel activator. A device for monitoring the operation of a gas pumping unit may include a catalyst supply system to the inlet of the fuel activator. The catalyst supply system at the inlet of the fuel activator may be configured to supply a homogeneous catalyst. The catalyst supply system at the inlet of the fuel activator may be configured to supply a heterogeneous catalyst.

Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг. 1-12, где:The invention is illustrated in the drawings of FIG. 1-12, where:

- на фиг. 1 приведена схема системы,- in FIG. 1 shows a diagram of the system,

- на фиг. 2 приведена более подробно конструкция газоперекачивающего агрегата,- in FIG. 2 shows in more detail the design of the gas pumping unit,

- на фиг. 3 приведена схема магнитного активатора топливного газа,- in FIG. 3 shows a diagram of a magnetic activator of fuel gas,

- на фиг. 4 приведена схема электрического активатора топливного газа,- in FIG. 4 shows a diagram of an electrical activator of fuel gas,

- на фиг. 5 приведена схема электромагнитного активатора топливного газа,- in FIG. 5 shows a diagram of an electromagnetic fuel gas activator,

- на фиг. 6 приведена схема впрыска воды в активатор топлива,- in FIG. 6 shows a diagram of water injection into a fuel activator,

- на фиг. 7 приведена система подачи углекислого газа в активатор топлива,- in FIG. 7 shows a system for supplying carbon dioxide to a fuel activator,

- на фиг. 8 приведена схема подачи катализатора в активатор топлива,- in FIG. 8 shows a diagram of a catalyst supply to a fuel activator,

- на фиг. 9 приведена схема системы безопасности,- in FIG. 9 is a diagram of a security system,

- на фиг. 10 приведена схема системы видеоконтроля,- in FIG. 10 shows a diagram of a video monitoring system,

- на фиг. 11 приведена схема измерения осредненного по сечению цвета выхлопных газов,- in FIG. 11 shows a measurement circuit of an exhaust gas averaged over the color cross section,

- на фиг. 12 приведена схема измерения средней по сечению температуры выхлопных газов.- in FIG. 12 is a diagram of measuring an average cross-sectional temperature of exhaust gases.

Информационно-измерительная система мониторинга и оптимизации энергосбережения при производстве тепловой энергии (фиг. 1…12) содержит газоперекачивающий агрегат 1 и рабочее место оператора 2.The information-measuring system for monitoring and optimizing energy conservation in the production of thermal energy (Fig. 1 ... 12) contains a gas pumping unit 1 and the operator’s workstation 2.

Рабочее место оператора 2 содержит системный блок 3 и присоединенные к нему линиями связи 4 монитор 5, клавиатуру 6 и манипулятор типа «мышь» 7. Рабочее место оператора 2 соединено линиями связи 4 с контроллером управления 8, контроллером датчиков 9 и контроллером безопасности 10 (фиг. 1).The operator’s workstation 2 contains the system unit 3 and the monitor 5 attached to it by communication lines 4, a keyboard 6 and a mouse-type manipulator 7. The operator’s workstation 2 is connected by communication lines 4 to the control controller 8, sensor controller 9, and security controller 10 (FIG. . one).

Кроме того, система мониторинга содержит тепловизор 11 (регистрирует температуру) и видеокамеру 12 (регистрирует цвет выхлопных газов). Тепловизор 11 видеоканалом 13 через плату видеозахвата 14 соединен с системным блоком 3. Видеокамера 12 при помощи видеоканала 15 через плату видеозахвата 16 соединена с системным блоком 3.In addition, the monitoring system includes a thermal imager 11 (records the temperature) and a video camera 12 (records the color of the exhaust gases). The thermal imager 11 video channel 13 through the video capture card 14 is connected to the system unit 3. The video camera 12 using the video channel 15 through the video capture card 16 is connected to the system unit 3.

Видеокамера 12 предназначена для регистрации цвета выхлопных газов.The video camera 12 is designed to register the color of the exhaust gases.

Figure 00000001
Figure 00000001

Операционная система WINDOWS позволяет регистрировать несколько миллионов цветов как в видимом, так и в невидимом диапазонах.WINDOWS operating system allows you to register several million colors in both visible and invisible ranges.

Газоперекачивающий агрегат 1 содержит газотурбинный двигатель 17, который валом 18 соединен с газовым компрессором 19, предназначенным для перекачки газа. Газоперекачивающий агрегат 1 содержит входное устройство 20 и выхлопное устройство 21.The gas pumping unit 1 comprises a gas turbine engine 17, which is connected by a shaft 18 to a gas compressor 19 intended for pumping gas. The gas pumping unit 1 comprises an input device 20 and an exhaust device 21.

К входному корпусу 22 компрессора 19 присоединен входной газопровод 23. А к выходному корпусу 24 - выходной газопровод 25.An inlet gas line 23 is connected to the input housing 22 of the compressor 19. And an outlet gas pipe 25 is connected to the output case 24.

К выходному газопроводу 25 присоединен топливопровод 26, содержащий регулятор расхода 27 с приводом 28, расходомер 29. После расходомера 29 установлен отсечной клапан 30, выход из которого трубопроводом высокого давления 31 соединен с внешним коллектором 32 газотурбинного двигателя 17.A fuel line 26 is connected to the outlet gas line 25, comprising a flow regulator 27 with a drive 28, a flow meter 29. After the flow meter 29, a shut-off valve 30 is installed, the outlet of which is connected by an high pressure pipe 31 to an external manifold 32 of the gas turbine engine 17.

Во входном устройстве 20 установлены электроды 33 и 34 ионизатора воздуха, которые высоковольтными проводами 35 через реостат 36, содержащий дистанционно управляемый привод 37, соединены с блоком высокого напряжения 38. Ионизация и озонирование воздуха увеличивает полноту сгорания топлива в газотурбинном двигателе ГТД 17.In the input device 20, electrodes 33 and 34 of an air ionizer are installed, which are connected through a rheostat 36 through a rheostat 36 containing a remote-controlled drive 37 to a high voltage unit 38. Ionization and ozonation of air increases the completeness of fuel combustion in the gas turbine engine 17.

Активация топлива позволяет изменить его химический состав в сторону преобладания большего содержания метана и водорода. Учитывая, что такая смесь будет обладать большей теплотворной способностью, мощность ГПА и его КПД резко возрастут.Activation of fuel allows you to change its chemical composition in the direction of the predominance of a higher content of methane and hydrogen. Given that such a mixture will have a greater calorific value, the power of the GPU and its efficiency will increase sharply.

Первостепенной целью активации топлива является повышение калорийности топлива (углеводородного газа), в нашем случае это метан. После прохождения метана через электромагнитный активатор - его состав на выходе активатора изменяется и полученный газ становится более калорийным - у нас должны получится молекулы метана (13250 ккал/кг), углерода и водорода (33800 ккал/кг), помимо всего прочего молекулярная связь оставшихся молекул метана частично будет ослаблена. После электромагнитного активатора устанавливается мощный магнит, который позволит дополнительно разорвать молекулярные связи в ослабленных молекулах метана и увеличить содержание в нем углевоводородных радикалов и водорода. После прохождения дозатора газа полученное новое топливо попадает в камеру сгорания, где происходит процесс сгорания. Одновременно активация входного воздуха с образованием в нем озона О3 существенно повышает его окислительную способность и, значит, обеспечивает повышение полноты сгорания метана в камере сгорания. При сгорании активированного газообразного топлива, смешанного с активированным воздухом, в камере возникает более полное сгорание ТВС и возникает повышение давления на лопатки выходной турбины. При более полном сгорании ТВС в отходящих газах образуется угарный газ, диоксид азота (ядовитый газ), пары воды, после чего вода входит в реакцию с диоксидом азота и нейтрализует его, в результате получаем снижение расхода топливного газа и существенное снижение выбросов диоксида азота.The primary goal of fuel activation is to increase the calorific value of fuel (hydrocarbon gas), in our case, methane. After methane passes through an electromagnetic activator - its composition at the activator's output changes and the resulting gas becomes more high-calorie - we should get molecules of methane (13250 kcal / kg), carbon and hydrogen (33800 kcal / kg), among other things, the molecular bond of the remaining molecules methane will be partially weakened. After the electromagnetic activator, a powerful magnet is installed that will further break the molecular bonds in the weakened methane molecules and increase the content of hydrocarbon radicals and hydrogen in it. After passing through the gas dispenser, the resulting new fuel enters the combustion chamber, where the combustion process takes place. At the same time, the activation of inlet air with the formation of O 3 ozone in it substantially increases its oxidizing ability and, therefore, provides an increase in the completeness of methane combustion in the combustion chamber. When burning activated gaseous fuel mixed with activated air, more complete combustion of the fuel assemblies occurs in the chamber and pressure increases on the blades of the outlet turbine. With more complete combustion of fuel assemblies, carbon monoxide, nitrogen dioxide (poisonous gas), water vapor are formed in the exhaust gases, after which water enters into a reaction with nitrogen dioxide and neutralizes it, as a result, we obtain a decrease in fuel gas consumption and a significant reduction in nitrogen dioxide emissions.

Подобных подходов к активации топливного газа (метана) еще не применяли в газоперекачивающих станциях – единственное, что из метана в промышленных объемах получают водород и кристаллы твердого углерода. В Газпроме же снижение выбросов диоксида азота пытаются снизить лишь низкоэмиссионными камерами сгорания (более тщательное смешение воздуха и метана). Электромагнитный активатор будет служить дополнительным средством значительного (на порядок) снижения вредных выбросов в атмосферу.Similar approaches to the activation of fuel gas (methane) have not yet been used in gas pumping stations - the only thing that methane produces in industrial volumes is hydrogen and crystals of solid carbon. At Gazprom, they are trying to reduce nitrogen dioxide emissions only by low-emission combustion chambers (a more thorough mixture of air and methane). An electromagnetic activator will serve as an additional means of significant (an order of magnitude) reduction of harmful emissions into the atmosphere.

Данный активатор можно будет применять на любом газотурбинном двигателе, единственное, что может различаться мощность активатора, в зависимости от количества потребляемого топлива (мощность и КПД газогенератора - основы ГТД).This activator can be used on any gas turbine engine, the only thing that can vary the power of the activator, depending on the amount of fuel consumed (power and efficiency of the gas generator - the basis of gas turbine engines).

Блок высокого напряжения 38 рассчитан на 20…30 кВ и, возможно, более высокого, что будет уточнено после проведения запланированных НИР и ОКР.The high voltage unit 38 is designed for 20 ... 30 kV and possibly higher, which will be clarified after the planned research and development work.

На валу 18 установлены датчик крутящего момента 39 и датчик частоты вращения 40. На входе во входное устройство 20 установлен датчик температуры воздуха 41. (фиг. 1), соединенные электрическими связями 4 с контроллером датчиков 9. На топливопроводе высокого давления 31 установлен активатор топлива 42.A torque sensor 39 and a speed sensor 40 are mounted on the shaft 18. An air temperature sensor 41 is installed at the input to the input device 20. (Fig. 1), connected by electrical connections 4 to the sensor controller 9. A fuel activator 42 is installed on the high pressure fuel line 31 .

Более подробно конструкция ГТД 17 приведена на фиг. 2.In more detail, the design of the gas turbine engine 17 is shown in FIG. 2.

ГТД 17 содержит воздухозаборник 43, установленный за ним компрессор 44, содержащий статор 45 и ротор 46, воздушную полость 47, камеру сгорания 48, с жаровой трубой 49, форсунками 50, внутренним коллектором 51. За камерой сгорания 48 установлена турбина 52, содержащая статор 53 и ротор 54. За турбиной 52 выполнен газовый тракт 55, за которым установлена свободная турбина 56. Свободная турбина 56 содержит статор 57 и ротор 58. Ротор 58 валом 18 соединен с газовым компрессором 19.The gas turbine engine 17 contains an air intake 43, a compressor 44 installed behind it, containing a stator 45 and a rotor 46, an air cavity 47, a combustion chamber 48, with a flame tube 49, nozzles 50, and an internal manifold 51. A turbine 52 is installed behind the combustion chamber 48 and contains a stator 53 and a rotor 54. Behind the turbine 52, a gas path 55 is provided, behind which a free turbine 56 is installed. The free turbine 56 contains a stator 57 and a rotor 58. The rotor 58 is connected to the gas compressor 19 by a shaft 18.

На фиг. 3…8 приведены варианты исполнения активатора топлива 42.In FIG. 3 ... 8 are versions of the fuel activator 42.

В простейшем варианте применен магнитный активатор топлива 42 (фиг. 3). Он содержит корпус 59, внутри которого выполнена рабочая полость 60. На корпусе 59 установлены постоянные магниты 61. К корпусу 59 присоединены входной и выходной патрубки 62 и 63.In the simplest embodiment, a magnetic fuel activator 42 is used (Fig. 3). It contains a housing 59, inside which a working cavity 60 is made. Permanent magnets 61 are mounted on the housing 59. The input and output nozzles 62 and 63 are connected to the housing 59.

Возможно применение электрического активатора топлива 42 (фиг. 4). В этом случае он содержит корпус 59 внешний электрод 64, выполненный на корпусе 59, и внутренний электрод 65, установленный в рабочей камере 60. Внешний и внутренний электроды 64 и 65 присоединены проводами 66 к блоку высокого напряжения 67. Внешний электрод 64 заземляющим проводом 68 заземлен на массу 69.It is possible to use an electric fuel activator 42 (Fig. 4). In this case, it includes a housing 59, an external electrode 64, made on the housing 59, and an internal electrode 65 mounted in the working chamber 60. The external and internal electrodes 64 and 65 are connected by wires 66 to the high voltage unit 67. The external electrode 64 is connected by a ground wire 68 to ground for a mass of 69.

На фиг. 5 показан магнитоэлектрический активатор топлива 42. Он дополнительно содержит кольцевые постоянные магниты 61.In FIG. 5 shows a magnetoelectric fuel activator 42. It further comprises annular permanent magnets 61.

Для усиления эффекта возможен впрыск воды в активатор топлива 42 (фиг. 6). В этом случае активатор топлива 17 содержит систему подачи воды с баком воды 70 трубопроводом воды 71, насосом воды 72 с приводом 73 и форсункой воды 74.To enhance the effect, water may be injected into the fuel activator 42 (Fig. 6). In this case, the fuel activator 17 comprises a water supply system with a water tank 70 by a water pipe 71, a water pump 72 with a drive 73, and a water nozzle 74.

Возможно применение для этой же цели системы подачи углекислого газа (фиг. 7). В этом случае активатор топлива 42 содержит систему подачи углекислого газа с баллоном углекислого газа 75 с трубопроводом 76, насосом 77 с приводом 78 и форсунками углекислого газа 79. В этом случае кислород, содержащийся в углекислом газе, вступает в реакцию с углеродом и предотвращает его выделение.Perhaps the application for the same purpose of the carbon dioxide supply system (Fig. 7). In this case, the fuel activator 42 contains a carbon dioxide supply system with a carbon dioxide cylinder 75 with a pipe 76, a pump 77 with a drive 78 and carbon dioxide nozzles 79. In this case, the oxygen contained in carbon dioxide reacts with carbon and prevents its emission .

Возможна добавка во впрыскиваемую воду гомогенного или гетерогенного катализатора горения (фиг. 8). Активатор топлива 42 в этом случае оборудован емкостью для раствора катализатора 80, который трубопроводом 81, содержащим регулятор расхода 82 с приводом 83, соединен с форсункой катализатора 84.It is possible to add a homogeneous or heterogeneous combustion catalyst to the injected water (Fig. 8). The fuel activator 42 in this case is equipped with a container for a catalyst solution 80, which is connected to a catalyst nozzle 84 by a pipe 81 containing a flow controller 82 with a drive 83.

Катализаторы в малых дозах интенсифицируют процесс горения и повышают полноту сгорания. Гетерогенный катализатор целесообразно использовать в виде наночастиц размерами от 10 до 100 нм. Система подачи катализатора содержит бак раствора катализатора 79, трубопровод катализатора 80, насос 82 с приводом 83 и форсунку катализатора 84. В баке раствора катализатора 79 установлено перемешивающее устройство 85, соединенное валом 86 с приводом 87.Catalysts in small doses intensify the combustion process and increase the completeness of combustion. It is advisable to use a heterogeneous catalyst in the form of nanoparticles with sizes from 10 to 100 nm. The catalyst supply system comprises a catalyst solution tank 79, a catalyst pipe 80, a pump 82 with a drive 83 and a catalyst nozzle 84. A mixing device 85 is installed in the catalyst solution tank 79, connected by a shaft 86 to a drive 87.

В качестве катализатора могут быть применены наночастицы благородных металлов или никеля.As a catalyst, nanoparticles of noble metals or nickel can be used.

На фиг. 9 приведена более подробная схема системы безопасности 3. Она содержит датчики безопасности 88, присоединенные к контроллеру безопасности 10, и датчики технического состояния 89, соединенные с контроллером датчиков 9.In FIG. 9 is a more detailed diagram of the security system 3. It contains security sensors 88 connected to the security controller 10, and technical condition sensors 89 connected to the sensor controller 9.

На фиг. 9 приведена более детально система безопасности, она содержит видеокамеры 90, соединенные видеоканалами 91 с мультиплексором 92 и далее видеоканалом 93 с рабочим местом оператора 2.In FIG. 9, the security system is described in more detail; it contains video cameras 90 connected by video channels 91 with a multiplexer 92 and then video channel 93 with a workstation of an operator 2.

В качестве датчиков безопасности 88 могут быть использованы датчики контроля доступа, датчики движения, пожарные датчики и т.д. В систему безопасности могут входить подсистемы пожаротушения, световой и звуковой сигнализации и т.д.As security sensors 88, access control sensors, motion sensors, fire sensors, etc. may be used. The security system may include fire extinguishing subsystems, light and sound alarms, etc.

Кроме того, в систему, как было сказано ранее, входят датчики технического состояния 89 (фиг. 9), установленные на энергетическом объекте, это датчики давления, температуры, вибраций, пульсаций, загазованности и т.д.In addition, the system, as mentioned earlier, includes sensors of the technical condition 89 (Fig. 9) installed on the energy object, these are sensors of pressure, temperature, vibration, pulsation, gas contamination, etc.

Для обеспечения управления работой комплекса ЗАО «Интегра-С» под руководством автора изобретения разработало программные средстваTo ensure the management of the complex, CJSC Integra-S, under the guidance of the author of the invention, developed software

Figure 00000002
Figure 00000002

На фиг. 11 приведена схема измерения осредненного по сечению температуры выхлопных газов. Для этого в изображении полученном с тепловизора 11 выделяют слой и разделяют его на n элементарных ячеек. Измеряют температуру в каждой элементарной ячейке. Современные тепловизоры позволяют измерять температуру с точностью до 0,1°С.In FIG. 11 shows a measurement circuit of an exhaust gas temperature averaged over a cross section. To do this, in the image obtained from the thermal imager 11, a layer is isolated and it is divided into n unit cells. The temperature in each unit cell is measured. Modern thermal imagers allow you to measure temperature with an accuracy of 0.1 ° C.

По результатам измерений вычисляют среднюю температуру потока газа на выходе из выхлопного устройства 27. В современных ГПА она достигает 500°С и выше. Изменение температуры в сторону увеличения является первым признаком снижения КПД ГПА. Неравномерное температурное поле по поперечному сечению может быть признаком дефекта либо засорения форсунок, прогара коллектора и т.д.According to the measurement results, the average temperature of the gas stream at the outlet of the exhaust device 27 is calculated. In modern gas compressor units, it reaches 500 ° C and higher. Changing the temperature upwards is the first sign of a decrease in the efficiency of the gas compressor. An uneven temperature field over the cross section may be a sign of a defect or clogging of nozzles, burnout of the collector, etc.

На фиг. 12 приведена схема измерения среднего значения по сечению цвета выхлопных газов.In FIG. 12 is a diagram for measuring an average value of a color cross-section of exhaust gases.

Каждому цвету соответствует определенная длина волны светового потока λ. В изображении, полученном с видеокамеры 12, выделяют слой и разделяют его на n элементарных ячеек. Измеряют длину волны светового потока в каждой элементарной ячейке. По результатам измерений вычисляют среднюю длину волны светового потока на выходе из выхлопного устройства 27.Each color corresponds to a specific wavelength of light flux λ. In the image obtained from the video camera 12, a layer is isolated and divided into n elementary cells. The wavelength of the light flux in each unit cell is measured. According to the measurement results, calculate the average wavelength of the light flux at the outlet of the exhaust device 27.

Изменение цвета горячих выхлопных газов является первым признаком изменения хим. состава выхлопных газов в том числе вредных веществ С, СО, NOх. Неравномерное цветовое поле по поперечному сечению может быть признаком дефекта, например выгорания масла, вытекающего из системы смазки в газовоздушный тракт ГПА.A color change in the hot exhaust is the first sign of a chemical change. the composition of exhaust gases including harmful substances C, CO, NOx. An uneven color field across the cross section may be a sign of a defect, for example, burnout of oil flowing from the lubrication system into the gas-air duct of the gas compressor unit.

РАБОТА СИСТЕМЫSYSTEM OPERATION

Техническое решение расширяет функциональные возможности устройства за счет передачи информации о технологических параметрах производства тепловой энергии на распределенных объектах теплоснабжения на компьютер, расчета КПД и передачи наиболее важной информации с помощью каналов связи, в том числе «Интернет», в вышестоящие контрольные организации.The technical solution extends the functionality of the device by transmitting information about the technological parameters of thermal energy production at distributed heat supply facilities to a computer, calculating the efficiency and transferring the most important information via communication channels, including the Internet, to higher-level control organizations.

На каждом ГПА устанавливают рабочее место оператора 2.At each GPU, the operator’s workstation 2 is installed.

При работе в штатном режиме информация с датчиков 39, 40, 41, 87 и 88 (фиг. 9) передается на контроллеры 8 и 9 и далее - передается на рабочее место оператора 2, конкретно на системный блок 3, где производится расчет КПД ГПА 1.When operating in normal mode, information from sensors 39, 40, 41, 87 and 88 (Fig. 9) is transmitted to the controllers 8 and 9 and then transmitted to the operator’s workstation 2, specifically to system unit 3, where the GPA 1 efficiency is calculated .

По полученным результатам измерений при помощи системного блока рассчитывают КПД процесса и сравнивают его с проектным и при снижении КПД по сравнению с проектным осуществляют изменение соотношения расходов топлива и воздуха до тех пор, пока не прекратится увеличение КПД энергетического объекта.Based on the measurement results obtained, using the system unit, the process efficiency is calculated and compared with the design one and, when the efficiency is reduced compared to the design one, the ratio of fuel and air consumption is changed until the efficiency of the energy facility stops increasing.

Полная мощность ГПА определяется по формуле:The full power of the GPU is determined by the formula:

Nполн = G × Hu,Nfull = G × Hu,

где G - расход газа - теплотворная способность газа.where G is the gas flow rate - the calorific value of gas.

Полезная мощность определяется по формуле:Net power is determined by the formula:

Nполезн = Мкр × n,N useful = Mkr × n,

гдеWhere

Мкр - крутящий момент на валу 18,MKR - torque on the shaft 18,

N - частота вращения вала 18.N is the frequency of rotation of the shaft 18.

При снижении КПД по сравнению с проектным осуществляют активацию топливного газа при помощи активатора топливного газа путем изменения напряжения питания его электродов от блока высокого напряжения.When the efficiency is reduced compared with the design, fuel gas is activated using the fuel gas activator by changing the supply voltage of its electrodes from the high voltage unit.

Увеличивают напряжение питания активатора топливного газа до тех пор, пока повышение мощности энергетического объекта не сравняется с повышением мощности, потребляемой активатором топлива 17. Увеличивают частоту питания активатора топливного газа до тех пор, пока повышение мощности энергетического объекта не сравняется с повышением мощности, потребляемой активатором топлива 17. Увеличивают напряжение питания активатора топлива 17 до тех пор, пока повышение мощности энергетического объекта не сравняется с повышением мощности, потребляемой активатором топлива 17. Увеличивают частоту питания активатора топлива 17 до тех пор, пока повышение мощности энергетического объекта 1 не сравняется с повышением мощности, потребляемой активатором топлива 17.Increase the supply voltage of the fuel gas activator until the increase in power of the energy facility equals the increase in power consumed by the fuel activator 17. Increase the supply frequency of the fuel gas activator until the increase in power of the energy facility equals the increase in power consumed by the fuel activator 17. Increase the supply voltage of the fuel activator 17 until then, until the increase in power of the energy facility is not equal to the increase in power, consumption my fuel activator 17. Increase the frequency of fuel supply to the activator 17 until the increase in the power of the energy of the object 1 becomes equal to the increase in the power consumed by the fuel activator 17.

Одновременно с изменением соотношения расходов топлива и воздуха производят измерение химического состава выхлопных газов и сравнивают концентрации вредных веществ с предельно допустимыми нормами и при их превышении прекращают регулирование соотношения компонентов топлива и воздуха. Настройки режимов работы энергетического объекта 1 производят до получения максимального значения его КПД. При этом постоянно контролируют выброс вредных веществ при помощи газового анализатора 34.Simultaneously with the change in the ratio of fuel and air consumption, the chemical composition of the exhaust gases is measured and the concentrations of harmful substances are compared with the maximum permissible standards, and when they are exceeded, regulation of the ratio of fuel and air components is stopped. The settings of the operating modes of the energy object 1 are made until the maximum value of its efficiency is obtained. At the same time, the emission of harmful substances is constantly monitored using a gas analyzer 34.

Во время нештатных ситуаций вырабатывают звуковой или световой сигнал и информация централизованно поступает на серверы 46-49 для ликвидации данной ситуации.During emergency situations, an audio or light signal is generated and information is centrally transmitted to servers 46-49 to eliminate this situation.

В результате такого регулирования осуществляется мониторинг целого ряда распределенных объектов теплоснабжения (ГПА, ТЭЦ или 10-20 котельных), т.е. автоматизированный дистанционный контроль за технологическими параметрами производства тепловой энергии, что позволяет оптимизировать процесс производства тепловой энергии на распределенных объектах теплоснабжения и повысить энергоэффективности работы энергетических объектов 1. Наиболее важная информация через модемы 44 по сети Интернет 45 передается на компьютеры (серверы) вышестоящих управляющих организаций (фиг. 3), на сервер губернатора 46, сервер министерства 47, сервер правительства 48 и сервер Президента 49.As a result of such regulation, a number of distributed heat supply facilities are monitored (HPP, CHP or 10-20 boiler houses), i.e. automated remote monitoring of the technological parameters of thermal energy production, which allows to optimize the process of thermal energy production at distributed heat supply facilities and increase the energy efficiency of energy facilities 1. The most important information is transmitted via modems 44 via the Internet 45 to computers (servers) of higher management organizations (Fig. . 3), on the server of the governor 46, the server of the ministry 47, the server of the government 48 and the server of the President 49.

Реализация предложенного технического решения на газоперекачивающем агрегате ГПА (фиг. 3…8) позволит получить те же технические результаты. Из-за больших расходов природного газа, используемого в качестве топлива (до 4% на один агрегат (в одной газовой магистрали может быть установлено до 20 газоперекачивающих агрегатов)) от перекачиваемого газа на каждом газоперекачивающем агрегате и его безостановочной работы в течение 100000 час экономия 1% позволит получить многомиллиардные прибыли для страны.Implementation of the proposed technical solution on the gas compressor unit of the gas compressor unit (Fig. 3 ... 8) will allow you to get the same technical results. Due to the high costs of natural gas used as fuel (up to 4% per unit (up to 20 gas pumping units can be installed in one gas main)) from the pumped gas on each gas pumping unit and its non-stop operation for 100,000 hours, savings 1 % will allow you to get multi-billion dollar profits for the country.

В случае применения системы впрыска воды она насосом 72 через форсунки 74 впрыскивается на вход в активатор топлива 61 (фиг. 6).In the case of using the water injection system, it is injected by the pump 72 through the nozzles 74 to the entrance to the fuel activator 61 (Fig. 6).

В случае применения системы подачи углекислого газа жидкий углекислый газ насосом 77 через форсунки 74 впрыскивается на вход активатора топливного газа (фиг. 7).In the case of applying a carbon dioxide supply system, liquid carbon dioxide is pumped through a nozzle 74 to the inlet of a fuel gas activator through a nozzle 74 (Fig. 7).

В случае применения катализатора раствор катализатора из емкости канализатора насосом 81 через форсунки 83 впрыскивается на вход в активатор топлива 61 и далее в камеру сгорания 48 (фиг. 2), в результате полнота сгорания газа возрастает.In the case of using a catalyst, a catalyst solution from the canister of the pump with a pump 81 is injected through nozzles 83 to the entrance to the fuel activator 61 and then to the combustion chamber 48 (Fig. 2), as a result, the completeness of gas combustion increases.

Наличие датчиков безопасности 90 (фиг. 8) позволяет контролировать работу энергетического объекта 1 по параметрам безопасности, исключая неправомерный доступ, пожар, а датчики технического состояния 88 и техническую поломку.The presence of security sensors 90 (Fig. 8) allows you to control the operation of energy object 1 according to safety parameters, excluding unauthorized access, fire, and technical condition sensors 88 and technical breakdown.

Наличие тепловизора 11 и видеокамеры 12 (фиг. 11 и 12) позволяет получить очень точную информацию о средней температуре выхлопных газов и о концентрации вредных веществ в них.The presence of a thermal imager 11 and a video camera 12 (Fig. 11 and 12) allows you to get very accurate information about the average temperature of the exhaust gases and the concentration of harmful substances in them.

На фиг. 11 приведена схема измерения осредненного по сечению цвета выхлопных газов. Определяют при помощи видеокамеры 12 температуры в элементарных ячейкахIn FIG. 11 shows a measurement circuit of an exhaust gas averaged over the color cross section. Using a camera 12, the temperatures in the unit cells are determined

λ1 λ2 λ3 λ4 λ5…λnλ1 λ2 λ3 λ4 λ5 ... λn

Расчет цвета (осредненного по сечению) производится методом измерения длины волны излучаемого цвета в элементарных ячейках в сечении OO путем их осреднения по формулеThe calculation of color (averaged over the cross section) is carried out by measuring the wavelength of the emitted color in unit cells in the OO section by averaging them according to the formula

λср.=(λ1+λ2+λ3+λn)/nλavg = (λ1 + λ2 + λ3 + λn) / n

На фиг. 12 приведена схема измерения средней по сечению температуры выхлопных газов. Определяют при помощи тепловизора 11 температуру Т элементарных точек в одном сечении на выходе из выхлопного устройства 27, а именно Т1 Т2 Т3 Т4 … и Тn.In FIG. 12 is a diagram of measuring an average cross-sectional temperature of exhaust gases. Using a thermal imager 11, the temperature T of the elementary points is determined in one section at the outlet of the exhaust device 27, namely T 1 T 2 T 3 T 4 ... and Tn.

Рассчитывают среднее значение температуры выхлопных газов по сечению:The average value of the temperature of the exhaust gases over the cross section is calculated:

Тср=(T123…+Тn)/nTsp = (T 1 + T 2 + T 3 ... + Tn) / n

Полученное значение сравнивается с проектным. При отклонении от проектного делают выводы о снижении КПД ГПА. Определяют максимальное отклонение локальных значений температуры выхлопных газов от среднего и по результату судят о дефектах.The obtained value is compared with the design value. When deviating from the design, conclusions are drawn about a decrease in the GPA efficiency. The maximum deviation of the local values of the temperature of the exhaust gases from the average is determined and the defects are judged by the result.

При этом эта информация будет получаться непрерывно и постоянно в течение длительного времени (несколько лет) и сохраняться сколь угодно долго.Moreover, this information will be obtained continuously and continuously for a long time (several years) and stored for an arbitrarily long time.

Применение изобретения позволит:The application of the invention will allow:

1. Обеспечить более высокую точность измерения средней температуры выхлопных газов и концентрации вредных веществ по цвету выхлопных газов.1. To provide higher accuracy in measuring the average temperature of the exhaust gases and the concentration of harmful substances by the color of the exhaust gases.

2. Обеспечить определение дефектов по отклонению локальной температуры от средней температуры выхлопных газов и также по отклонению цвета выхлопных газов от среднего.2. To ensure the identification of defects by the deviation of the local temperature from the average temperature of the exhaust gases and also by the deviation of the color of the exhaust gases from the average.

3. Определить с высокой точностью момент резкого снижения КПД ГПА.3. Determine with high accuracy the moment of a sharp decrease in the efficiency of the gas compressor.

4. Постоянно контролировать и определить момент увеличения эмиссии вредных веществ на выходе ГПА.4. Constantly monitor and determine the moment of increase in the emission of harmful substances at the output of the gas compressor unit.

5. Повысить КПД ГПА на 5…10% за счет мер по улучшению полноты сгорания топливного газа.5. To increase the efficiency of the gas compressor by 5 ... 10% due to measures to improve the completeness of combustion of fuel gas.

6. Снизить эмиссию вредных веществ до установленных нормами предельно допустимых концентраций.6. To reduce the emission of harmful substances to the maximum permissible concentrations established by the standards.

7. Поддерживать работу ГПА с высокими КПД в более широком диапазоне режимов.7. Support the operation of high-efficiency gas compressor units in a wider range of modes.

8. Исключить даже кратковременную эксплуатацию ГПА в режимах, когда эмиссия вредных веществ превышает предельно допустимую концентрацию ПДК.8. To exclude even the short-term operation of gas compressor units in the regimes when the emission of harmful substances exceeds the maximum permissible concentration of MPC.

9. Предотвратить технические аварии, техногенные катастрофы и вмешательство нежелательных лиц в работу ГПА.9. To prevent technical accidents, technological disasters and the interference of unwanted persons in the operation of the gas compressor unit.

10. Определить тип дефекта по результатам записи с видеокамеры и тепловизора.10. Determine the type of defect by the results of recording from a video camera and thermal imager.

Claims (21)

1. Способ мониторинга работы газоперекачивающего агрегата, содержащего двигатель, соединенный валом с компрессором, воздухозаборное и выхлопное устройства, включающий измерение расхода топливного газа, измерение мощности, передаваемой на компрессор, КПД процесса, сравнение при помощи системного блока расчетного КПД процесса с проектным и при снижении КПД по сравнению с проектным проведение мероприятий по увеличению КПД, пока не прекратится увеличение КПД энергетического объекта, отличающийся тем, что постоянно измеряют среднюю температуру выхлопных газов в сечении на выходе из выхлопного устройства при помощи тепловизора и осредненное значение цвета выхлопных газов при помощи видеокамеры и по ним определяют концентрацию вредных веществ в выхлопных газах.1. A method for monitoring the operation of a gas pumping unit containing an engine connected by a shaft to a compressor, an intake and exhaust device, including measuring fuel gas consumption, measuring the power transmitted to the compressor, process efficiency, comparing the calculated process efficiency with the design and using a system unit to reduce Efficiency compared to the design of measures to increase efficiency, until the increase in efficiency of the energy facility, characterized in that the average rate is constantly measured Aturi exhaust in a section downstream of the exhaust device using imager and the averaged value of the exhaust gas by means of color cameras and on them the concentration of harmful substances in the exhaust gases. 2. Способ мониторинга работы газоперекачивающего агрегата по п. 1, отличающийся тем, что при помощи тепловизора определяют максимальное отклонение локальной температуры выхлопных газов от среднего значения и по нему судят о дефектах.2. A method for monitoring the operation of a gas pumping unit according to claim 1, characterized in that using a thermal imager, the maximum deviation of the local temperature of the exhaust gases from the average value is determined and defects are judged by it. 3. Способ мониторинга работы газоперекачивающего агрегата по п. 1, отличающийся тем, что при помощи видеокамеры определяют максимальное отклонение локального значения цвета выхлопных газов от его среднего значения и по нему судят о дефектах.3. A method for monitoring the operation of a gas pumping unit according to claim 1, characterized in that the maximum deviation of the local color value of the exhaust gases from its average value is determined using a video camera and defects are judged by it. 4. Способ мониторинга работы газоперекачивающего агрегата по п. 1, отличающийся тем, что при снижении КПД по сравнению с проектным осуществляют активацию топливного газа при помощи активатора топливного газа путем изменения напряжения питания его электродов от блока высокого напряжения.4. A method for monitoring the operation of a gas pumping unit according to claim 1, characterized in that when the efficiency is reduced compared to the design, the fuel gas is activated using the fuel gas activator by changing the voltage of its electrodes from the high voltage unit. 5. Способ мониторинга работы газоперекачивающего агрегата по п. 2, отличающийся тем, что увеличивают напряжение питания активатора топливного газа до тех пор, пока повышение мощности энергетического объекта не сравняется с повышением мощности, потребляемой активатором топливного газа.5. A method for monitoring the operation of a gas pumping unit according to claim 2, characterized in that the supply voltage of the fuel gas activator is increased until the increase in the power of the energy facility equals the increase in the power consumed by the fuel gas activator. 6. Способ мониторинга работы газоперекачивающего агрегата по п. 2, отличающийся тем, что увеличивают частоту питания активатора топливного газа до тех пор, пока повышение мощности энергетического объекта не сравняется с повышением мощности, потребляемой активатором топливного газа.6. A method for monitoring the operation of a gas pumping unit according to claim 2, characterized in that the frequency of supply of the fuel gas activator is increased until the increase in the power of the energy facility equals the increase in the power consumed by the fuel gas activator. 7. Способ мониторинга работы газоперекачивающего агрегата по п. 2, отличающийся тем, что увеличивают напряжение питания активатора топлива до тех пор, пока повышение мощности энергетического объекта не сравняется с повышением мощности, потребляемой активатором топливного газа.7. A method for monitoring the operation of a gas pumping unit according to claim 2, characterized in that the voltage of the fuel activator is increased until the increase in the power of the energy facility is equal to the increase in power consumed by the fuel gas activator. 8. Способ мониторинга работы газоперекачивающего агрегата по п. 2, отличающийся тем, что увеличивают частоту питания активатора топлива до тех пор, пока повышение мощности энергетического объекта не сравняется с повышением мощности, потребляемой активатором топливного газа.8. A method for monitoring the operation of a gas pumping unit according to claim 2, characterized in that the frequency of supply of the fuel activator is increased until the increase in the power of the energy facility equals the increase in the power consumed by the fuel gas activator. 9. Способ мониторинга работы газоперекачивающего агрегата по п. 1, отличающийся тем, что одновременно с проведением мероприятий по увеличению КПД производят определение химического состава выхлопных газов при помощи видеокамеры и тепловизора и сравнивают концентрации вредных веществ с предельно допустимыми нормами и при их превышении прекращают проведение мероприятий по повышению КПД.9. A method for monitoring the operation of a gas pumping unit according to claim 1, characterized in that, simultaneously with measures to increase efficiency, the chemical composition of the exhaust gases is determined using a video camera and a thermal imager, and the concentrations of harmful substances are compared with the maximum permissible norms and, when they are exceeded, they cease to increase efficiency. 10. Устройство для мониторинга работы газоперекачивающего агрегата, в состав которого входит двигатель, к которому валом присоединен компрессор, воздухозаборное и выхлопное устройства, топливопровод, содержащее расходомер и регулятор расхода газа с приводом, и контроллер управления, соединенный с этими приводами электрическими связями, рабочее место оператора, содержащее, в свою очередь, системный блок, монитор, клавиатуру и манипулятор типа мышь, соединенные электрическими связями, при этом системный блок соединен электрической связью с контроллерами, отличающееся тем, что оно содержит тепловизор, измеряющий среднюю температуру выхлопных газов в сечении на выходе из выхлопного устройства, и видеокамеру, измеряющую осредненное значение цвета выхлопных газов в этом же сечении, а также датчики крутящего момента на валу, измеряющие частоту вращения вала.10. A device for monitoring the operation of a gas pumping unit, which includes an engine to which a compressor is connected by a shaft, an air intake and exhaust device, a fuel pipe containing a flow meter and a gas flow regulator with a drive, and a control controller connected to these drives by electrical connections, a workstation operator, which, in turn, contains a system unit, a monitor, a keyboard and a mouse-type manipulator connected by electrical connections, while the system unit is connected by electrical connection with controllers, characterized in that it contains a thermal imager that measures the average temperature of the exhaust gases in the section at the outlet of the exhaust device, and a video camera that measures the average color value of the exhaust gases in the same section, as well as torque sensors on the shaft that measure the shaft speed . 11. Устройство для мониторинга работы газоперекачивающего агрегата по п. 10, отличающееся тем, что оно содержит систему безопасности, которая содержит контроллер безопасности и по меньшей мере один датчик безопасности, соединенный с контроллером безопасности.11. A device for monitoring the operation of a gas pumping unit according to claim 10, characterized in that it comprises a security system that includes a security controller and at least one security sensor connected to the security controller. 12. Устройство для мониторинга работы газоперекачивающего агрегата по п. 11, отличающееся тем, что система безопасности содержит датчики технического состояния газоперекачивающего агрегата, соединенные с контроллером безопасности.12. A device for monitoring the operation of a gas pumping unit according to claim 11, characterized in that the security system comprises sensors for the technical condition of the gas pumping unit connected to a safety controller. 13. Устройство для мониторинга работы газоперекачивающего агрегата по п. 10, отличающееся тем, что после регулятора расхода газа установлен активатор топлива, содержащий по меньшей мере два электрода, присоединенных высоковольтными проводами к блоку высокого напряжения.13. A device for monitoring the operation of a gas pumping unit according to claim 10, characterized in that after the gas flow regulator is installed a fuel activator containing at least two electrodes connected by high-voltage wires to the high voltage unit. 14. Устройство для мониторинга работы газоперекачивающего агрегата по п. 10, отличающееся тем, что в цепи высоковольтных проводов установлено средство изменения режима работы активатора топлива с блоком дистанционного управления, который соединен с контроллером управления.14. A device for monitoring the operation of a gas pumping unit according to claim 10, characterized in that a means for changing the operating mode of the fuel activator with a remote control unit that is connected to the control controller is installed in the high-voltage wire circuit. 15. Устройство для мониторинга работы газоперекачивающего агрегата по п. 10, отличающееся тем, что воздуховод содержит озонатор воздуха.15. A device for monitoring the operation of a gas pumping unit according to claim 10, characterized in that the duct contains an air ozonizer. 16. Устройство для мониторинга работы газоперекачивающего агрегата по п. 10, отличающееся тем, что оно содержит газовый анализатор, установленный в выхлопном устройстве.16. A device for monitoring the operation of a gas pumping unit according to claim 10, characterized in that it comprises a gas analyzer installed in the exhaust device. 17. Устройство для мониторинга работы газоперекачивающего агрегата по п. 10, отличающееся тем, что оно содержит систему впрыска воды на вход активатора топлива.17. A device for monitoring the operation of a gas pumping unit according to claim 10, characterized in that it comprises a water injection system at the inlet of the fuel activator. 18. Устройство для мониторинга работы газоперекачивающего агрегата по п. 10, отличающееся тем, что оно содержит систему подачи углекислого газа на вход активатора топлива.18. A device for monitoring the operation of a gas pumping unit according to claim 10, characterized in that it comprises a carbon dioxide supply system to the input of the fuel activator. 19. Устройство для мониторинга работы газоперекачивающего агрегата по п. 10, отличающееся тем, что оно содержит систему подачи катализатора на вход активатора топлива.19. A device for monitoring the operation of a gas pumping unit according to claim 10, characterized in that it comprises a catalyst supply system to the input of the fuel activator. 20. Устройство для мониторинга работы газоперекачивающего агрегата по п. 19, отличающееся тем, что система подачи катализатора на вход активатора топлива выполнена с возможностью подачи гомогенного катализатора.20. A device for monitoring the operation of a gas pumping unit according to claim 19, characterized in that the catalyst supply system to the fuel activator inlet is configured to supply a homogeneous catalyst. 21. Устройство для мониторинга работы газоперекачивающего агрегата по п. 19, отличающееся тем, что система подачи катализатора на вход активатора топлива выполнена с возможностью подачи гетерогенного катализатора.21. A device for monitoring the operation of a gas pumping unit according to claim 19, characterized in that the catalyst supply system to the fuel activator inlet is configured to supply a heterogeneous catalyst.
RU2016119096A 2016-05-17 2016-05-17 Method of monitoring gas compressor unit operation and device for its implementation RU2626293C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016119096A RU2626293C1 (en) 2016-05-17 2016-05-17 Method of monitoring gas compressor unit operation and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016119096A RU2626293C1 (en) 2016-05-17 2016-05-17 Method of monitoring gas compressor unit operation and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2626293C1 true RU2626293C1 (en) 2017-07-25

Family

ID=59495841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016119096A RU2626293C1 (en) 2016-05-17 2016-05-17 Method of monitoring gas compressor unit operation and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2626293C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116425406A (en) * 2023-04-04 2023-07-14 北京航天控制仪器研究所 An atomic gas chamber glass bulb welding device and method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4093868A (en) * 1974-04-29 1978-06-06 Manning John I Method and system utilizing steam turbine and heat pump
RU2325591C1 (en) * 2006-08-01 2008-05-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Automatic regulation of heat flow in heating network for dual-flow heating system
EA012157B1 (en) * 2006-02-17 2009-08-28 Хит Энерджи Энд Ассошиейтед Текнолоджи Лимитед A method and apparatus for commissioning and balancing a wet central heating system
RU2425292C1 (en) * 2010-01-26 2011-07-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "ЭнергоСистемы" Adaptive control system of actuators of heat supply objects of municipal housing economy

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4093868A (en) * 1974-04-29 1978-06-06 Manning John I Method and system utilizing steam turbine and heat pump
EA012157B1 (en) * 2006-02-17 2009-08-28 Хит Энерджи Энд Ассошиейтед Текнолоджи Лимитед A method and apparatus for commissioning and balancing a wet central heating system
RU2325591C1 (en) * 2006-08-01 2008-05-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) Automatic regulation of heat flow in heating network for dual-flow heating system
RU2425292C1 (en) * 2010-01-26 2011-07-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "ЭнергоСистемы" Adaptive control system of actuators of heat supply objects of municipal housing economy

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116425406A (en) * 2023-04-04 2023-07-14 北京航天控制仪器研究所 An atomic gas chamber glass bulb welding device and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8371100B2 (en) System and method to generate electricity
CN101793196B (en) System and method for automatic fuel bending and control for combustion gas turbine
US9031763B2 (en) Fuel mixture system and assembly
RU2229061C2 (en) Device for controlling fuel-oxidant mixture in burner supply pipeline
EP3760926B1 (en) Device for regulating a mixing ratio of a gas mixture
US7578179B2 (en) Exhaust gas simulation system with dual path temperature control for control of exhaust temperature
JP2012145111A5 (en)
CN103047009B (en) The method of operation gas turbine
RU2012102289A (en) METHOD AND SYSTEM FOR GAS COMPOSITION CONTROL IN A GAS-TURBINES POWER PLANT WITH EXHAUST GAS RECIRCULATION
WO2008091764A1 (en) Nox augmentation in exhaust gas simulation system
US9845744B2 (en) Fuel mixture system and assembly
RU2626293C1 (en) Method of monitoring gas compressor unit operation and device for its implementation
US6202408B1 (en) Method and apparatus for a zero-point stabilization of an exaust gas sensor
US5229077A (en) Sulfur rate control system
EP4100629A1 (en) Method and apparatus for controlling temperature in selective catalytic reduction systems
US7597016B2 (en) Fuel deposit testing using burner-based exhaust flow simulation system
EP2876290A1 (en) Method for managing combustion within the combustion chamber of an internal combustion engine or a burner, internal combustion engine and burner
CN110736622A (en) emission generation test device
JP2004537003A (en) Method for regulating an internal combustion engine with exhaust gas recirculation and apparatus for implementing the method
Schurl et al. A PN-Measurement System for Small Engine Applications
JP2005226621A (en) Engine system including instrumentation engine and operation method thereof
TWI884040B (en) Various waste liquid mixing and regulating systems and waste liquid combustion systems
JP2005330952A (en) Air-fuel ratio control device for engine
KR100299064B1 (en) Combustion induction apparatus for combustion engine
CN1188181A (en) Method for tracing leaks in closed or hal-open cooling system of gas turbine