Аппараты воздушного охлаждения в НФГ

Введение

Аппараты воздушного охлаждения (секции АВО) — это система теплообменного устройства, специализирующаяся на охлаждении жидкостей и газа.
Агрегаты нашли своё применение в нефтегазодобывающих и химических отраслях промышленности. Конструкция АВО предусматривает также конденсацию пара в технологических производственных процессах.
Актуальность темы реферата заключается в том, что на многих объектах нефтегазовой и химической промышленности возникает потребность в организации систем охлаждения. Регуляция температурного режима является технологической мерой, чаще всего применяемой для жидкостей и газовых смесей. Подходы к реализации этой процедуры могут быть разными, но оптимальным считается аппарат воздушного охлаждения (АВО).
Цель работы – более полное изучение аппаратов воздушного охлаждения в НФГ.
Для достижения поставленной цели необходимо решить несколько задач: рассмотреть назначение и классификацию АВО, их конструкционное исполнение и принцип работы, технические характеристики и правила эксплуатации, виды АВО, а также расчет теплообменника и другие моменты.
Структура реферата включает в себя несколько частей: введение, основную часть (три главы), заключение и библиографический список, состоящий из пяти источников литературы.


1. Аппараты воздушного охлаждения
1.1 Назначение и классификация
Аппараты воздушного охлаждения (АВО) в силу своей универсальности и экономичности имеют достаточно широкую область применения. Они работают в установках синтеза аммиака, крекинга и реформинга углеводородов, в производстве метанола, хлорорганических продуктов, в производстве метанола и многих других. В данном случае рассматривается аппарат, используемый для охлаждения газа после его компримирования.
Аппараты воздушного охлаждения широко используются в составе компрессорных станций магистральных газопроводов для охлаждения газа после компримирования, а также в нефте- и газоперерабатывающей промышленности. Опыт эксплуатации АВО подтверждает высокую эффективность и надежность работы таких аппаратов. Коэффициенты теплопередачи аппаратов составляют 235-582 Вт/(м2К)
Стандартные аппараты воздушного охлаждения в зависимости от конструкции и назначения принято обозначать следующим образом:
• АВГ - горизонтальные:
• АВЗ - с зигзагообразным расположением секций;
• АВГ-Т -трехконтурные;
• ABM - для малых потоков;
• АВШ — шатровые.1
1.2 Конструкционное исполнение
Основу аппарата формирует группа теплообменных блоков с вентиляторами. Данные секции располагаются относительно друг друга таким образом, чтобы потоки воздуха могли поступать непосредственно в теплообменник. В качестве несущей конструкции используется металлический каркас на рамной основе. Его характеристики определяются количеством теплообменных секций, которые обслуживает аппарат воздушного охлаждения, а также мощностью вентиляторов. Для приведения в действие последних применяется электродвигатель. Как правило, это компактная установка, силовой потенциал которой составляет 20-30 кВт. \Регуляцию направления воздушных потоков осуществляют диффузоры, представляющие собой цилиндрическую обечайку. Это простейшая базовая конструкция, но в зависимости от модификации аппарат воздушного охлаждения может иметь несколько иное устройство. Обычно отклонения имеют незначительный конструкционный характер, а принципиальные различия в типах будут рассмотрены ниже. Что касается объединяющих характеристик, то к ним можно отнести одинаковый набор применяемых материалов. Коммуникационные элементы, например, изготавливаются из нержавеющих стальных сплавов, меди, титана и никеля. Для выполнения соединений применяют высокоточную сварку, способную обеспечить долговечный герметичный шов.
1.3 Принцип работы аппарата
Ключевую функцию выполняет группа теплообменников, по которым и проходят обслуживаемые среды – газы, пары, жидкости и т. д. И здесь надо подробнее рассмотреть сам принцип взаимодействия охлаждающей инфраструктуры и ее функциональных элементов.
Теплообменник представляет несколько проточных каналов, которые разделяются металлическими ребрами

. К слову, в изготовлении ребер может применяться алюминий, медь или сталь, но во всех случаях важно наличие оцинкованного покрытия. Перед входом в теплообменные каналы также устанавливается коллектор – он отвечает за распределение между подающими и отводными трубопроводами. В этой же части происходит управление потоками охлаждаемых сред. Вентиляторы также являются важным функциональным звеном, без которого не обходятся аппараты воздушного охлаждения. Работа этого элемента заключается в поддержании циркуляции воздушных масс с целью вывода тепловой энергии, выделяемой в процессе прохождения обслуживаемой среды. Забор тепла как раз выполняется аккумулирующими ребрами, а в целях повышения охлаждающего фона иногда используют специальные технологические добавки для теплообменника.2
1.4 Технические характеристики
Оборудование характеризуется конструкционными параметрами и эксплуатационными показателями. В среднем аппарат воздушного охлаждения может располагать следующими характеристиками:
• Мощность электродвигателя – от 20 до 30 кВт.
• Число секционных блоков теплообменника – обычно 3 шт.
• Уровень давления – диапазон от 0,6 до 5 МПа.
• Число вентиляторных установок – 1 или 2 (зависит от длины трубных контуров).
• Диаметр вентилятора – 2,5-3 м.
• Скорость вращения вентилятора – порядка 400 об/мин.
• Коэффициент оребрения поверхностей труб – 10-20%.
• Длина труб в секциях – 5-8 м.
Таблица 1.1 - Предельные допускаемые температуры деталей, работающих под давлением среды, теплообменных секций аппаратов в зависимости от материальных и климатических исполнений секций аппаратов


1.5 Средства управления оборудованием
Основным параметром регуляции является объем воздуха, идущего на обеспечение циркуляции с тепловым забором. Для этого используются разные конструкционные средства. Например, жалюзи физически регулирует пропускную способность каналов, с которыми взаимодействуют вентиляторы. В данном случае настройка параметра объема возможна посредством ручного, электронного или пневматического контроля.
В современных конструкциях часто используют автоматизированное управление лопастями вентиляторов. Автоматика позволяет оператору точно подстраивать аппарат воздушного охлаждения с помощью частотного преобразователя. Комплексные системы регуляции предполагают и контроль потоков охлаждаемых сред. Конфигурация расположения клапанов и запорной арматуры зависит от условий применения аппарата, но сегодня такие средства используются даже на небольших предприятиях.
1.6 Правила эксплуатации
Агрегат применяется только в соответствии с ГОСТ 2.601, в рабочих диапазонах, не превышающих технических характеристик, указанных в паспорте изделия.
Перед началом эксплуатации и после проведения технического обслуживания и ремонтных работ, предусматривающих снижение давления аппарата воздушного охлаждения, необходимо проверить гаечное крепление крышек к решёткам оборудования. Перед запуском агрегата проверяют:
• Надёжное заземление всех узлов и электродвигателя.
• Качественное фиксирование закрепления лопастей вентилятора и сектора вентиляторного коллектора. При эксплуатации зимой нужно при необходимости удалить наледь с лопастей.
• В редукторе АВО проконтролировать масленый уровень.
• Правильную балансировку вентилятора совместно с двигателем.
В случае остановки оборудования в морозных условиях необходимо удалить жидкости из трубчатых секций, для избежания их замерзания.3
1.7 Расчет подходящей модели
Обычно базовый расчет осуществляется исходя из коэффициента теплоотдачи. Под него подбирается мощность электродвигателя, количество оборотов вентилятора, площадь охвата труб воздушными потоками и т. д. В расширенном виде расчет аппарата воздушного охлаждения предполагает использование таких показателей, как температура окружающей среды, температура обслуживаемой среды, длина секции теплообменника и т. д. В большинстве случаев для охлаждения сред в условиях атмосферного воздуха –8 °С до 35 °С подходят аппараты со следующими характеристиками: модель горизонтального типа с рабочим давлением 1,6 МПа, оребрением на 9%, силовым потенциалом 20 кВт и длиной труб 4 м