Подать статью
Стать рецензентом
Научная статья
Энергетика

Разработка инженерной методики определения норматива потребления электроэнергии аппаратами воздушного охлаждения

Авторы:
Д. Е. Филимошина
Об авторах
  • канд. техн. наук ведущий специалист ООО «ГЦЭ-энерго» ▪ Orcid
Дата отправки:
2025-03-26
Дата принятия:
2025-10-09
Дата публикации онлайн:
2025-11-27

Аннотация

С учетом ежегодно растущей потребности в электроэнергии для промышленных предприятий становится актуальным вопрос сокращения расходов на электропотребление. В рамках данного исследования рассматривалось потребление электроэнергии аппаратами воздушного охлаждения (АВО) на газоперерабатывающем предприятии. Изменение температуры окружающей среды (в течение суток и в зависимости от сезона) является основным возмущающим фактором, влияющим на работоспособность АВО. При таких значительных сезонных изменениях температуры наружного воздуха меняется его плотность, что вызывает колебания потребляемой электродвигателем мощности до 30 %. В связи с этим становятся важными вопросы повышения энергетической эффективности, прогнозирования и определения нормы электропотребления АВО в зависимости от изменяющихся внешних условий. Разработана методика для определения нормативного электропотребления аппаратами воздушного охлаждения в зависимости от двух факторов – температуры окружающей среды и загрузки установки переработки газа. В связи с нелинейными зависимостями по загрузке установки и по температуре окружающей среды проводилась двухфакторная степенная аппроксимация значений. С высокой точностью (среднеквадратичное отклонение расчетного и аппроксимирующего значений не превышает 1 %) определена зависимость электропотребления от температуры окружающей среды и загрузки установки по сырью для любого типа АВО. По результатам исследования была выведена формула расчета нормативного потребления электрической мощности АВО на рассматриваемой установке. Методика может быть использована сотрудниками газоперерабатывающих предприятий для определения потребления электроэнергии АВО за расчетный промежуток времени при изменяющихся климатических и технологических факторах.

Область исследования:
Энергетика
Ключевые слова:
аппарат воздушного охлаждения газоперерабатывающее предприятие потребление электроэнергии энергоэффективность нормирование температура окружающей среды
Online First

Литература

  1. Zhukovskiy Y.L., Batueva D.E., Buldysko A.D. et al. Fossil Energy in the Framework of Sustainable Development: Analysis of Prospects and Development of Forecast Scenarios // Energies. 2021. Vol. 14. Iss. 17. № 5268. DOI: 10.3390/en14175268
  2. Хасанов И.И., Ардуганов А.И. Модернизация вентиляторов аппаратов воздушного охлаждения на компрессорных станциях магистральных газопроводов // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2022. № 1-2. С. 29-34. DOI: 10.24412/0131-4270-2022-1-2-29-34
  3. Zhukovskiy Y., Koshenkova A., Vorobeva V. et al. Assessment of the Impact of Technological Development and Scenario Forecasting of the Sustainable Development of the Fuel and Energy Complex // Energies. 2023. Vol. 16. Iss. 7. № 3185. DOI: 10.3390/en16073185
  4. Morenov V. Advances in Oil and Gas Production: A Viewpoint // Energies. 2023. Vol. 16. Iss. 3. № 1379. DOI: 10.3390/en16031379
  5. Zhukovskiy Y., Tsvetkov P., Koshenkova A. et al. A Methodology for Forecasting the KPIs of a Region’s Development: Case of the Russian Arctic // Sustainability. 2024. Vol. 16. Iss. 15. № 6597. DOI: 10.3390/su16156597
  6. Токарев И.С. Формирование отраслевой методики расчета параметров системы накопления электроэнергии для объектов газовой промышленности // Записки Горного института. 2025. Т. 272. С. 171-180.
  7. Senchilo N.D., Ustinov D.A. Method for Determining the Optimal Capacity of Energy Storage Systems with a Long-Term Forecast of Power Consumption // Energies. 2021. Vol. 14. Iss. 21. № 7098. DOI: 10.3390/en14217098
  8. Токарев И.С., Югай В.Ф., Толмачев В.Н. и др. Применение систем накопления электроэнергии в составе генерирующего оборудования систем электроснабжения производственных объектов ПАО «Газпром» // Газовая промышленность. 2023. № S3 (853). С. 34-40.
  9. Дубинина Н.А., Мичурина О.Ю., Кудрявцева О.В., Кушнер А.А. Основные направления повышения энергоэффективности на предприятиях нефтегазовой отрасли // Инженерно-строительный вестник Прикаспия. 2021. № 4 (38). С. 80-85. DOI: 10.52684/2312-3702-2021-38-4-80-85
  10. Пронин В.А., Цветков В.А., Кованов А.В. и др. Аналитический обзор способов регулирования производительности винтовых компрессоров // Вестник Международной академии холода. 2021. № 2 (79). С. 28-38. DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-2-28-38
  11. Абакумов А.М., Зубков Ю.В., Абакумов О.А. Управление электроприводами установок охлаждения газа с учетом индивидуальных характеристик аппаратов воздушного охлаждения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 8. С. 567-571. DOI: 10.24412/2071-6168-2024-8-567-568
  12. Yanvarev I.A., Vanyashov A.D., Krupnikov A.V. Improving Gas Cooling Technology at its Compression in the Booster Compressor Station // Procedia Engineering. 2016. Vol. 152. P. 233-239. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.07.696
  13. Кудина Е.Ф., Приходько И.В., Карпенко В.В., Курицын П.А. Влияние климатических факторов на работоспособность электрооборудования // Горная механика и машиностроение. 2021. № 2. С. 55-64.
  14. Ермишов К.В., Жаров А.Ю., Копычева У.Н. Внедрение цифровых моделей для повышения эффективности процессов газоперерабатывающих предприятий: моделирование блока АВО // НефтеГазоХимия. 2021. № 3-4. С. 60-62. DOI: 10.24412/2310-8266-2021-3-4-60-62
  15. Хворов Г.А., Юмашев М.В. Анализ энергосберегающих технологий охлаждения газа на основе аппаратов воздушного охлаждения в транспорте газа ПАО «Газпром» // Территория «Нефтегаз». 2016. № 9. С. 127-132.
  16. Арсланова А.Ф., Фарухшина Р.Р. Оценка тепловой эффективности аппаратов воздушного охлаждения газа типа «Айсберг» // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2023. № 2. С. 59-65. DOI: 10.24412/0131-4270-2023-2-59-65
  17. Калинин А.Ф., Меркурьева Ю.С., Халлыев Н.Х. Оценка эффективности эксплуатации аппаратов воздушного охлажде-ния газа нового поколения // Территория «Нефтегаз». 2018. № 9. С. 74-80.
  18. Еременко О.В. К вопросу об эффективности инноваций в отдельных секторах деятельности нефтегазодобывающих предприятий с точки зрения влияния на себестоимость продукции // Вестник Бурятского государственного университета. Экономика и менеджмент. 2018. Вып. 1. С. 33-43. DOI: 10.18101/2304-4446-2018-1-33-43
  19. Shoghl S.N., Pazuki G. Compressor/pump stations in natural gas transmission pipelines // Advances in Natural Gas: Formation, Processing, and Applications. Elsevier, 2024. Vol. 6: Natural Gas Transportation and Storage. P. 177-236. DOI: 10.1016/B978-0-443-19225-8.00006-8
  20. Jiawei Zhang, Lin Li, Qizhi Zhang, Yanbin Wu. Optimization of Load Sharing in Compressor Station Based on Improved Salp Swarm Algorithm // Energies. 2022. Vol. 15. Iss. 15. № 5720. DOI: 10.3390/en15155720
  21. Масков Л.Р., Корнилов В.Ю. Разработка модели электротехнического комплекса для аппаратов воздушного охлажде-ния газа газового промысла №1 ООО «Газпром добыча Ямбург» с централизованной системой электроснабжения в про-грамме MATLAB/SIMULINK // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2022. Т. 24. № 2. С. 50-71. DOI: 10.30724/1998-9903-2022-24-2-50-71
  22. Knebel F.P., Trevisan R., do Nascimento G.S. et al. A study on cloud and edge computing for the implementation of digital twins in the Oil & Gas industries // Computers & Industrial Engineering. 2023. Vol. 182. № 109363. DOI: 10.1016/j.cie.2023.109363
  23. Egbumokei P.I., Dienagha I.N., Digitemie W.N. et al. The role of digital transformation in enhancing sustainability in oil and gas business operations // International Journal of Multidisciplinary Research and Growth Evaluation. 2024. Vol. 5. Iss. 5. P. 1029-1041. DOI: 10.54660/.IJMRGE.2024.5.5.1029-1041
  24. Семенов П.В., Семишкур Р.П., Дяченко И.А. Концептуальная модель реализации технологии «цифровых двойников» для предприятий нефтегазового комплекса // Газовая промышленность. 2019. № 7 (787). С. 24-30.
  25. Yun J., Kim S., Kim J. Digital Twin Technology in the Gas Industry: A Comparative Simulation Study // Sustainability. 2024. Vol. 16. Iss. 14. № 5864. DOI: 10.3390/su16145864
  26. Абакумов А.М., Антропов В.Е., Ведерников А.С., Абакумов О.А. Энергетическая эффективность установок охлаж-дения природного газа с частотно-регулируемым приводом вентиляторов // Вестник Самарского государственного техниче-ского университета. Серия «Технические науки». 2019. № 3 (63). С. 94-104.
  27. Калинин А.Ф., Меркурьева Ю.С., Фомин А.В. Оценка эффективности использования частотно-регулируемого элек-тропривода аппаратов воздушного охлаждения газа на линейных компрессорных станциях магистральных газопроводов // Территория «Нефтегаз». 2019. № 11. С. 68-75.
  28. Enbin Liu, Liuxin Lv, Yang Yi, Ping Xie. Research on the Steady Operation Optimization Model of Natural Gas Pipeline Considering the Combined Operation of Air Coolers and Compressors // IEEE Access. 2019. Vol. 7. P. 83251-83265. DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2924515
  29. Angjun Xie, Gang Xu, Chunming Nie et al. Operation Data Analysis and Performance Optimization of the Air-Cooled System in a Coal-Fired Power Plant Based on Machine Learning Algorithms // Energies. 2024. Vol. 17. Iss. 22. № 5571. DOI: 10.3390/en17225571
  30. Mehrpooya M., Ghorbani B., Mousavi S.A., Zaitsev A. Proposal and assessment of a new integrated liquefied natural gas generation process with auto-Cascade refrigeration (exergy and economic analyses) // Sustainable Energy Technologies and Assess-ments. 2020. Vol. 40. № 100728. DOI: 10.1016/j.seta.2020.100728
  31. Klyuev R.V., Morgoev I.D., Morgoeva A.D. et al. Methods of Forecasting Electric Energy Consumption: A Literature Re-view // Energies. 2022. Vol. 15. Iss. 23. № 8919. DOI: 10.3390/en15238919
  32. Бабанова И.С., Прохорова В.Б., Токарев И.С. Управление электропотреблением предприятий нефтегазового ком-плекса с учетом диагностических оценок технического состояния потребителей-регуляторов. М.: Горная книга, 2022. 372 с.
  33. Шалыгин А.В., Фетисов В.Г., Карякина И.В. Исследование работы аппарата воздушного охлаждения в системе магистрального газопровода // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2023. № 2. С. 29-32. DOI: 10.24412/0131-4270-2023-2-29-32
  34. Fahmy M.F.M., Nabih H.I. Impact of ambient air temperature and heat load variation on the performance of air-cooled heat exchangers in propane cycles in LNG plants – Analytical approach // Energy Conversion and Management. 2016. Vol. 121. P. 22-35. DOI: 10.1016/j.enconman.2016.05.013
  35. Lei Chen, Lijun Yang, Xiaoze Du, Yongping Yang. A novel layout of air-cooled condensers to improve thermo-flow per-formances // Applied Energy. 2016. Vol. 165. P. 244-259. DOI: 10.1016/j.apenergy.2015.11.062
  36. Yonghong Guo, Tongrui Cheng, Xiaoze Du, Lijun Yang. Anti-Freezing Mechanism Analysis of a Finned Flat Tube in an Air-Cooled Condenser // Energies. 2017. Vol. 10. Iss. 11. № 1872. DOI: 10.3390/en10111872
  37. Нелюбин А.П., Подиновский В.В. Аппроксимация таблично заданных функций: многокритериальный подход // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2023. Т. 63. № 5. С. 717-730. DOI: 10.31857/S0044466923050174
  38. Силкина Т.С., Лямина Н.Ф. Повышение энергоэффективности аппарата воздушного охлаждения при утилизации попутного нефтяного газа на нефтяных месторождениях // Нефтегазовые технологии и экологическая безопасность. 2023. № 1. С. 51-58. DOI: 10.24143/1812-9498-2023-1-51-58
  39. Арабов М.Ш., Арабов С.М. Энергоэффективность технологических процессов на Астраханском газоперерабатывающем заводе // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2023. № 3 (135). С. 10-19. DOI: 10.33285/1999-6934-2023-3(135)-10-19
  40. Арабов М.Ш., Гамзатова А.Г., Арабова З.М., Арабов С.М. Эффективность трубчатой печи в процессе стабилизации углеводородного конденсата на Астраханском газоперерабатывающем заводе // Нефтегазовые технологии и экологическая безопасность. 2023. № 4. С. 62-69. DOI: 10.24143/1812-9498-2023-4-62-69

Похожие статьи

Алмазоносный гранатовый лерцолит из кимберлитовой трубки им. В.Гриба: взаимосвязь субдукции, мантийного метасоматоза и образования алмаза
2025 Е. В. Агашева, Н. В. Губанов, Д. А. Зедгенизов
Поиск равновесия по Нэшу для системы из двух взаимосвязанных рынков сырья и продукции
2025 А. А. Мещеряков, О. О. Хамисов
Определение индекса технического состояния энергокомплексов производственных объектов в системе поддержки принятия решений по стратегическому развитию энергетической инфраструктуры газовой отрасли
2025 А. А. Шаповало, В. К. Аверьянов, Ю. В. Сербин
Разработка комплексной системы геотехнического мониторинга техногенных объектов на основе геопространственных данных
2025 В. В. Казанцева, Д. С. Ожигин, Н. С. Косарев, А. К. Сатбергенова, С. Б. Ожигина
Физические свойства палеозойско-мезозойских отложений из скважин Южно-Баренцевской впадины
2025 В. Л. Ильченко
Гидрохимическая эволюция подземных вод в результате десятилетней разработки месторождения апатит-нефелиновых руд в юго-восточной части Хибинского щелочного массива
2025 В. А. Даувальтер, М. В. Даувальтер, З. И. Слуковский