Оптимизация энергопотребления на газораспределительных станциях с использованием турбодетандеров: моделирование и анализ

Abstract

В статье рассматривается актуальная проблема оптимизации энергопотребления на газораспределительных станциях (ГРС) с использованием турбодетандеров. Большая часть потенциальной энергии сжатого газа, передаваемой ему на компрессорных станциях магистрального газопровода, традиционно расходуется в процессе редуцирования. В контексте мирового движения к энергосбережению и в соответствии с энергетической стратегией Российской Федерации, всё более актуальным становится вопрос утилизации энергии, высвобождаемой при редуцировании. Турбодетандеры позволяют преобразовать эту энергию в электрическую, которая может быть использована для хозяйственных нужд ГРС или для подогрева газа, предотвращая гидратообразование. В статье представлена компьютерная модель, разработанная для анализа работы турбодетандеров на ГРС. Модель позволяет рассчитать энергетический баланс станции, а также определить температуру газа после дросселирования в турбодетандере. В результате параметрического анализа установлено, что при предложенной схеме работы ГРС возможно получить профицит энергии в размере 11 %, при этом поддерживая температуру газа на выходе свыше 10 °С, посредством варьирования входных параметров (давления, расхода, температуры газа) установлена специфическая рабочая зона для задаваемых наборов параметров. Проведённые расчёты демонстрируют, что использование турбодетандеров не только повышает энергоэффективность ГРС, но и обеспечивает соблюдение нормативных требований к температуре газа на выходе. Результаты исследования подтверждают целесообразность внедрения турбодетандеров на газораспределительных станциях как эффективного инструмента для энергосбережения и повышения устойчивости работы газотранспортных систем.