ii. raportare ŞtiinŢificĂmosga.upg-ploiesti.ro/wp-content/uploads/2017/08/raport... · 2017. 8....

II. RAPORTARE ŞTIINŢIFICĂ

Cod proiect: PN-III-P2-2.1-BG-2016-0270

Număr proiect: 76BG/2016

Titlul proiectului: ˝ Studii privind modernizarea unei stații de comprimare a gazelor naturale folosind un compresor cu șurub cu injecție de ulei ˝

Coordonator (CO): Universitatea Petrol-Gaze din Ploiești

Denumire activitate: ˝Studiu privind analiza termodinamică comparativă a

performanțelor energetice ale compresoarelor˝

Raport științific si tehnic in extenso

Etapa 1: ˝Stadiul actual al tehnicii în domeniul compresoarelor utilizate pentru comprimarea gazelor naturale˝

Avizat,

Coordonator, Partener 1/2, Partener 2/2 - Agent Economic,Universitatea Petrol-Gaze din Ploiești Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare

Turbomotoare - COMOTI S.C. RAFFLES ENERGY S.R.L. București

Reprezentant Legal Coordonator, Reprezentant Legal Partener 1/2, Reprezentant Legal Partener 2/2

- Agent Economic, Rector,

Prof.univ.dr.ing. Mihai Pascu COLOJA Președinte - Director General,

Valentin SILIVESTRU Administrator,

Dr.ing. Silviu Iulian STAN Semnătură:

Semnătură:

Semnătură:

Ștampilă: Ștampilă: Ștampilă:

Director Proiect, Responsabil de proiect P1/2, Responsabil de proiect P2/2

- Agent economic, Conf.univ.dr.ing. Sorin NEACȘU CS III ing. Cristian SLUJITORU Dr.ing. Silviu Iulian STAN

Semnătură:

Semnătură:

Semnătură:

Stadiul actual al tehnicii în domeniul compresoarelor utilizate pentru comprimarea gazelor naturale

Cod proiect: PN-III-P2-2.1-BG-2016-0270 Număr proiect: 76BG/2016 Etapa 1/2016 1

Raport științific și tehnic în extenso

privind implementarea proiectului în Etapa de executare 1/2016

Cod proiect: PN-III-P2-2.1-BG-2016-0270

Număr proiect: 76BG/2016

Titlul proiectului: ˝ Studii privind modernizarea unei stații de comprimare a gazelor naturale

folosind un compresor cu șurub cu injecție de ulei ˝

Etapa 1: ˝Stadiul actual al tehnicii în domeniul compresoarelor utilizate pentru comprimarea

gazelor naturale˝

Cuprins

1. Obiective ....................................................................................................................................................... 1

2. Rezumatul etapei ......................................................................................................................................... 1

3. Descrierea științifică și tehnică ................................................................................................................... 2

3.1. Prezentare privind tipurile de compresoare utilizate pentru comprimarea gazelor .......................... 3

3.2. Modelul termodinamic al procesului dintr-un compresor cu șurub .................................................... 5

3.3. Performanțele compresoarelor cu șurub ................................................................................................ 5

3.4. Model termodinamic pentru un compresor volumetric cu piston ....................................................... 6

3.5. Comparație între compresorul cu șurub cu injecție de ulei și compresorul cu piston ....................... 6

3.6. Firme producătoare de compresoare cu șurub cu injecție de ulei cu presiune mare de refulare ..... 7

3.7. Cerințe de piață ......................................................................................................................................... 7

4. Gradul de realizare al fazei......................................................................................................................... 8

5. Concluzii ....................................................................................................................................................... 8

Bibliografie ....................................................................................................................................................... 9

1. Obiective

Obiectivele Etapei 1 de la Contractul de finanțare pentru execuție proiecte NR 76BG⁄2016

sunt:

realizarea unui algoritm, materializat într-o metodologie utilă specialiștilor din acest

domeniu, de calcul termodinamic pentru punerea în evidență a performanțelor mașinilor analizate

care să ajute la analiza comparativă a performanțelor energetice ale compresorului cu șurub cu injecție

de ulei în raport cu alte mașini similare;

prezentarea experienței dobândită în utilizarea compresoarelor cu șurub cu injecție de ulei

și de a evidenția punctele cheie în comparație cu alte tipuri de compresoare. Studiul realizat prezintă

caracteristicile esențiale ale compresoarelor cu șurub și furnizează date de la aplicații reale evidențiind

aceste caracteristici, într-un mod corect și concret, prin realizarea unei analize detaliate a tipurilor de

compresoare utilizate pentru comprimarea gazelor naturale, a tendințelor privind evoluția

parametrilor, a tehnologiilor de realizare, finalizându-se cu concluzii privind alegerea optimă, din

punct de vedere tehnico-economic, a acestui tip de compresor.

2. Rezumatul etapei

Compresoarele cu șurub au caracteristicile compresoarelor rotative, fiind compresoare

volumetrice. În ultimele decenii este tipul de compresor care a căpătat o utilizare masivă în industrie

- comparativ cu compresoarele cu piston/centrifugale - și acest fapt se datorează eficienței ridicate,

dimensiunilor mici de gabarit și unor intervale mari de întreținere/mentenanță (fiabilitate sporită).

Compresoarele cu șurub cu injecție de ulei sunt capabile să atingă performanțe ridicate prin realizarea



unor rapoarte mari de comprimare într-o singură treaptă, iar, prin îmbunătățirea uleiului/tehnologiei

de separare, domeniile de aplicabilitate putând să fie extinse continuu.

Studiul își propune să facă o analiză a tipurilor de compresoare utilizate pentru comprimarea

gazelor naturale, a tendințelor privind evoluția parametrilor de ieșire, a tehnologiilor de realizare.

Cheltuielile cu cercetarea de dezvoltare pentru a realiza îmbunătățirea trebuie să fie justificate prin

creșterea profitului/eficienței procesului.

În acest context, pentru Etapa 1 de la Contractul de finanțare pentru execuție proiecte NR

76BG⁄2016, coordonatorului proiectului, Universitatea Petrol-Gaze din Ploiești, îi revine o activitate

de cercetare fundamentală ce se finalizează cu un Raport de activitate ce conține un studiu intitulat:

˝Studiu privind analiza termodinamică comparativă a performanțelor energetice ale

compresoarelor˝.

Activitățile desfășurate au necesitat activități de documentare elaborate pentru a veni cu cele

mai noi rezultate ale cercetărilor din acest domeniu prioritar pentru industria de distribuție a gazelor

naturale. Cercetările sintetizate cu responsabilitate au condus la realizarea de studii comparative între

diferitele soluții de comprimare a gazelor și au avut ca rezultate o serie de activități, după cum urmează:

1. Prezentarea noțiunilor generale despre compresoarele cu șurub;

2. Realizarea unui model termodinamic al procesului dintr-un compresor cu șurub;

3. Evidențierea performantelor compresoarelor cu șurub fără injecție de ulei și a celor cu

șurub cu injecție de ulei;

4. Compararea performanțelor de ieșire de la compresorul cu șurub fără injecție de ulei cu

cele de la compresorul cu șurub cu injecție de ulei;

5. Realizarea unui model termodinamic pentru un compresor volumetric cu piston;

6. Compararea performanțelor de ieșire de la compresorul cu șurub cu injecție de ulei cu cele

de la compresorul cu piston.

Foarte important de menționat este faptul că pentru a realiza activitățile enumerate mai sus a

fost elaborat un algoritm ingineresc, bine structurat, care s-a materializat într-un produs software

specializat realizat în mediul de programare Visual Studio 2013/C# care permite, foarte ușor,

modelarea proceselor termodinamice și calculul parametrilor mașinilor analizate.

De asemenea, partenerului P1 - Institutul National de Cercetare-Dezvoltare Turbomotoare

- COMOTI, i-a revenit activitate de cercetare fundamentală ˝Analiza tendințelor privind evoluția

parametrilor, a tehnologiilor de realizare a compresoarelor˝.

Din studierea literaturii de specialitate si a pieței, se poate aprecia că, din toată gama de utilaje

de comprimare, compresorul cu șurub este cel mai popular și, din acest motiv, constituie un procent

substanțial din vânzarea compresoarelor volumetrice din prezent. Acceptarea lor rapidă pe piață, în

ultimii treizeci de ani, se datorează vitezei de rotație relativ ridicate în comparație cu alte tipuri de

mașini volumetrice ceea ce le face compacte, cu capacitatea de a menține o eficiență ridicată pe o

largă gamă de presiuni/debite de funcționare, durată de viață lungă și o mare fiabilitate.

Cererea acestor tipuri de compresoare a crescut mult în ultima perioadă, în mare parte ca o

alternativă la varianta compresoarelor cu piston. Analiza prospectelor furnizate de firmele străine,

producătoare de astfel de echipamente, a lucrărilor științifice în domeniu, chiar a comunicărilor

prezentate la conferințe și simpozioane au stat la baza elaborării acestui studiu.

Se poate sublinia faptul că rezultatele studiului pot fi utilizate foarte ușor de către toți specialiștii

din diverse domenii ce folosesc aceste tipuri de utilaje de comprimare a gazelor și a răspuns, prin

activitățile desfășurate, obiectivelor acestei prime etape din cadrul proiectului mai sus menționat.

3. Descrierea științifică și tehnică

Obiectivul principal al contractului constă în modernizarea unei stații de comprimare gaze

naturale folosind un compresor cu șurub.

Compresoarele dinamice imprimă gazului, prin mișcarea de rotație, o energie cinetică ridicată,

care este apoi transformată în presiune, în difuzor. Compresoarele volumetrice, deplasare pozitivă,

ridică presiunea gazului prin reducerea volumului.



Atunci când se analizează soluția de comprimare optimă, trebuie analizați următorii parametri:

debitul de gaz, presiunea de aspirație, presiunea de refulare, temperatura de aspirație; turația și tipul

gazului comprimat.

3.1. Prezentare privind tipurile de compresoare utilizate pentru comprimarea gazelor

Studiul prezent s-a axat pe principalele tipuri de compresoare prezente pe piață și utilizate

pentru comprimarea gazelor naturale: compresoare cu piston, compresoare cu șurub și compresoare

centrifugale. Pentru fiecare dintre aceste tipuri s-au prezentat principalele avantaje și dezavantaje.

Compresoarele centrifugale sunt compresoare dinamice, comprimarea realizându-se prin

aplicarea unei forțe inerțiale gazului - accelerare - prin intermediul unui rotor centrifugal. În cazul

utilizării compresoarelor centrifugale se vor evidenția principalele avantaje și dezavantaje:

Avantaje: Dezavantaje:

eficiență mare cost inițial mare

se pot atinge presiuni mari, până la 800 bar sistem complicat de monitorizare și control

(conform fișei tehnice Man Diesel & Turbo)

se pot realiza schid-uri echipate complet sistem de control al debitului - fenomen pompaj

prin proiectare se asigură gaz curat, fără

ulei

turațiile mari necesită lagăre speciale și sisteme

sofisticate de monitorizare a vibrațiilor și jocurilor

nu necesită fundații speciale necesită personal specializat de întreținere

Compresoarele cu piston sunt compresoare volumetrice, ce folosesc mișcarea unui piston

într-un cilindru pentru a realiza trecerea de la un nivel de presiune mic al gazului la un nivel superior

(comprimare). În cazul utilizării compresoarelor cu piston se vor evidenția principalele avantaje și

dezavantaje:

Avantaje: Dezavantaje:

proiectare simplă, ușor de instalat întreținere costisitoare

preț de cost inițial mic multe piese în mișcare

gamă largă de puteri probleme legate de vibrații

se pot atinge presiuni extrem de mari probleme speciale legate de vibrații

randamente bune datorită răcirii între trepte

Compresorul cu șurub face parte din categoria compresoarele volumetrice deoarece creșterea

presiunii se realizează prin micșorarea volumului spațiului de lucru. Avantajul major al acestor tipuri

de compresoare constă în faptul că procesul de comprimare este continuu, mașina nu are supape și

este puțin sensibilă la calitate gazelor.

Compresorul cu șurub se compune din două rotoare elicoidale care se rotesc în interiorul unei

carcase (figura 3.1). Unul dintre rotoarele elicoidale este antrenat prin intermediul unui reductor, iar

celălalt este liber, el fiind antrenat prin contactul cu primul rotor. Datorită formei elicoidale a celor

două rotoare și a faptului că ele sunt permanent în angrenare rotindu-se în sensuri opuse, volumul

cuprins intre zona de angrenare carcasă și peretele din zona de refulare variază continuu.

a. Părțile mecanice b. Reductorul de antrenare

Figura 3.1. Compresor cu șurub



Prin ungerea rotoarelor la compresoarele cu injecție de ulei, este permisă antrenarea de către

rotorul conducător a rotorului condus, injecția de ulei eliminând necesitatea trenului de roți de

sincronizare, utilizate la soluția compresorului fără ungere. Totodată injecția de ulei face ca procesul

de comprimare izoterm să fie aproape de ideal, aceasta ducând la performanțe înalte.

Modul de variație al volumului de lucru pentru masa de gaz care străbate periodic compresorul

se face prin rotirea celor două axe spațiul dintre două profile consecutive vine periodic în legătură cu

orificiul de aspirație și de refulare, dar acest lucru nu se petrece simultan. Muchia cea mai înaltă a

profilului pentru fiecare rotor se comportă ca un sertar în momentul când trece prin dreptul ferestrelor

de aspirație sau refulare. Performanțele compresoarelor cu șurub se determină în funcție de debitul

masic care-l străbate. Eficiența volumetrică este definită prin raportul dintre debitul real de gaz care

străbate compresorul și debitul teoretic

Printre alte avantaje ale soluției injecției de ulei enumerăm:

răcirea gazului prin injecția de ulei duce la creșterea simțitoare a raportului de comprimare;

uleiul injectat asigură creșterea eficienței energetice;

rotorul conducător conduce rotorul condus, fără a mai fi necesară reglarea jocului dintre

cele două rotoare (ducând la eliminarea sistemului de roți de sincronizare utilizat la compresoarele

fără injecție de ulei).

Totodată putem enumera câteva din avantajele utilizării compresorului cu șurub cu injecție de

ulei, comparativ cu celelalte tipuri de compresoare:

controlul temperaturii la evacuare, evitându-se astfel problemele cauzate de punctual de rouă;

toleranța la particule lichide;

vibrații reduse;

gabarit redus, necesități minimale privind fundațiile și incintele de lucru;

prin injecția de ulei se asigură etanșarea între rotoare și carcasă, respectiv protecție contra

coroziunii, reducerea zgomotelor, răcirea gazului.

Caracteristica de performanță și flexibilitatea acestui tip de compresor sunt apropiate de cele

ale unui compresor cu piston, iar eficiența comprimării este apropiată de a compresoarelor

centrifugale. Costurile de întreținere sunt mai mici decât la compresoarele centrifugale, iar raportat

la compresoarele cu piston chiar cu o treime.

Pe piață sunt acum compresoare cu șurub cu diametrul rotorului conducător între 75 și 620

mm (și chiar mai mari), ceea ce duce la debite de până la 60000 m3/oră. Dacă la compresoarele cu

șurub fără injecție de ulei raportul optim de comprimare este de cca. 3,5, la compresoarele cu șurub

cu injecție de ulei se pot atinge rapoarte de comprimare de 15 și chiar mai mari. Diferența de presiune

aspirație - refulare este în medie de cca. 15 bari, dar sunt și compresoare cu șurub cu diferență de

presiune de 40, max. 70 bar (prospecte recente).

Progresele tehnologice realizate în construirea compresoarelor cu șurub a făcut ca acestea să fie

folosite cu succes pentru înlocuirea compresoarelor cu piston în industria petrolieră. Compresoarele cu

șurub se mai utilizează și pentru realizarea pompelor de căldură și a instalațiilor frigorifice.

Concluzionând, putem menționa caracteristicile principale ale compresoarelor cu șurub, cu

injecție de ulei:

economie de putere prin utilizarea slide-valve;

rapoarte mari de comprimare;

cost de întreținere mic;

un singur skid ca aranjament;

nu-i necesară răcirea carcaselor;

pot opera la presiuni mici de aspirație;

absența componentelor alternative - compresorul cu piston - și unor forțe interne relativ

mici, compresorul poate accepta viteze de rotație mari (deci compacte);

acceptă prezența componentelor sub formă lichidă, de importanță la exploatarea puțurilor

de petrol/gaze;

acceptă la comprimare o varietate mare de gaze.



3.2. Modelul termodinamic al procesului dintr-un compresor cu șurub

Din punct de vedere termodinamic compresorul cu șurub este considerat un sistem deschis

deoarece în timpul funcționării, în permanența desfășurării procesului de lucru, se face un schimb de masă

cu mediul exterior. În mașină intră gaz și eventual ulei pulverizat și iese gaz comprimat și uleiul introdus.

Pentru a îndeplinii obiectivele Activității 1.1, din cadrul etapei 1, s-a realizat un software

specializat în mediul de programare Visual Studio 2013/C# care permite, pe baza unui algoritm bine

structurat, modelarea proceselor termodinamice și calculul parametrilor mașinilor analizate. În figura

3.2 este prezentată o parte din interfața programului.

Figura 3.2. Interfața programului de calcul

Pentru modelarea proceselor termodinamice dintr-un compresor cu șurub s-a ales un ciclu

termodinamic format dintr-o adiabată care modelează comprimarea gazului, procesul 1 - 2 din figura

4.3, o izobară 2 - 3 care modelează procesul de evacuare a gazelor comprimate și o a doua izobară 3

- 1 care modelează admisia gazului în mașină.

Deoarece compresorul rotativ nu are un volum vătămător ca la compresorul cu piston întreaga

cantitate de gaze comprimată se evacuează. Din această cauză ciclul se completează cu izocora 3 - 4.

Ipotezele de calcul utilizate în analiză sunt următoarele: pe ciclul termodinamic evoluează gaze

considerate gaze perfecte, care respectă ecuația de stare a lui Clapeyron; transformările de stare ce

modelează procesul de comprimare sunt considerate ireversibile, gradul de ireversibilitate fiind

caracterizat de randamentul izentropic; transformările de stare ce caracterizează procesele de admisie

și evacuare sunt considerare reversibile.

3.3. Performanțele compresoarelor cu șurub

Deoarece uleiul injectat în compresor pe lângă efectele mecanice are și un efect termodinamic

important prin răcirea gazelor comprimate, iar în practică sunt utilizate și compresoare cu șurub fără

injecție de ulei s-a realizat modelarea termodinamică a unui compresor cu șurub fără injecție de ulei

pentru a avea un termen de comparație față de cel cu injecție de ulei. Pentru acest caz s-a utilizat

ipoteza că procesul de comprimare este un proces adiabat ireversibil. Calculele s-au realizat pentru

sarcina maximă (100%), sarcina minimă (20% ) și sarcina medie (60%). Variația sarcinii s-a realizat

prin modificarea corespunzătoare a debitului de intrare.

Deoarece uleiul injectat modifică semnificativ procesul de comprimare pentru calcul acestui

tip de compresor s-au considerat următorii parametrii:

intrare p1 = 5 bar, t1 = 20°C;

ieșire p2 = 45 bar, t2 = 80°C;

Parametrii sunt asemănători cu cei obținuți experimental pe stand pentru mașini similare.

Injecția de ulei face ca procesul de comprimare să nu mai fie adiabatic. În acest caz s-a

considerat un proces politrop. Având parametrii de intrare și ieșire impuși s-a calculat exponentul

politropic pentru acest proces este n=1,09264 valoare care este apropiată de izotermă (n = 1).

Rezultatele comparative sunt prezentate în tabelul 3.1. Analizând ciclurile compresorului

uscat și cu injecție de ulei se observă că lucrul mecanic consumat pentru comprimarea gazului este

mai mic în cazul compresorului cu injecție de ulei față de compresorul uscat.



Se observă cu ușurință că în cazul compresorului cu șurub cu injecție de ulei puterile necesare

comprimării la toate sarcinile analizate sunt semnificativ mai mici decât la compresorul uscat. Un alt

avantaj al compresorului cu șurub cu injecție de ulei este temperatura scăzută de refulare a gazului

comprimat 80°C fata de 275,9°C.

Tabelul 3.1. Prezentare comparativă între compresorul cu șurub fără/cu injecție de ulei

Sarcina [%] Compresor fără injecție de ulei Compresor cu injecție de ulei

Putere [kW] T2 [oC] Putere [kW] T2 [oC]

100 323,52 275,9 255,59 80

20 80,82 275,9 63,85 80

60 126,34 275,9 99,81 80

3.4. Model termodinamic pentru un compresor volumetric cu piston

Pentru a avea un termen bun de comparație s-a ales cel mai utilizat compresor volumetric,

compresorul cu piston.

S-au determinat performanțele energetice ale acestuia în ipoteza ca funcționează cu aceiași

sarcină ca și compresorul cu șurub cu injecție de ulei adică comprimă același debit în același condiții.

3.5. Comparație între compresorul cu șurub cu injecție de ulei și compresorul cu piston

Rezultatele comparative între compresorul cu piston și compresorul cu șurub cu injecție de

ulei sunt prezentate în tabelul 3.2. Se observă că și în raport cu acest tip de compresor, compresorul

cu șurub cu injecție de ulei este mai economic la toate regimurile de sarcină, de asemenea temperatura

de refulare este scăzută.

Tabelul 3.2. Prezentare comparativă între compresorul cu piston și cel cu șurub cu injecție de ulei

Sarcina [%] Compresor fără injecție de ulei Compresor cu injecție de ulei

Putere [kW] T2 [oC] Putere [kW] T2 [oC]

100 334.26 275.9 255.59 80

20 83.51 275.9 63.85 80

60 208.89 275.9 99.81 80

Figura 3.3. Comparație între compresorul cu piston (verde, pătrate) și compresorul cu șurub cu

injecție de ulei (roșu, cerculețe)



3.6. Firme producătoare de compresoare cu șurub cu injecție de ulei cu presiune mare de

refulare

Howden-Scoția - Realizează compresoare cu șurub, cu injecție de ulei cu presiune maximă

de refulare de 60 bar.

Kobelco-Japonia - Realizează compresoare cu șurub cu injecție de ulei cu presiune max.de

100 barg.

MAN Germania - Realizează compresoare cu șurub, cu injecție de ulei cu presiune max.

de 51,5 bara.

SRM Suedia - Realizează compresoare cu șurub, cu injecție de ulei cu presiune maxima

de 80 bar.

INCDTurbomotoare COMOTI - Produce o gamă de compresoare cu șurub, cu injecție de

ulei, de tip:

CU 64 GM presiune max. de refulare 45 bara;



CHP 220 cu presiune max. de refulare 45 bara.

Figura 3.4. Compresor cu șurub CHP220 - debit max. 5000 Nm3/oră, presiune aspirație 4,5 bara,

presiune refulare 45 bara

3.7. Cerințe de piață

O analiză scurtă a cerințelor de piață ne poate ajuta în creionarea parametrilor tehnici ai unui

compresor cu șurub, cu injecție de ulei, cu presiune de refulare mare.

Totodată, din analiza parametrilor specifici tipurilor de compresoare prezentate, este clar ca

un astfel de compresor nu va fi utilizat pe traseul unei conducte de transport, unde debitele sunt

mari/foarte mari corelat cu un raport mic de comprimare (pentru acoperirea pierderilor).

Compresorul cu șurub poate fi folosit în procese industriale care necesită debite relativ

mici/medii, dar presiuni mari de lucru (cu rapoarte mari de comprimare), așa cum se arată în

continuare:

petrochimie, procese industriale specifice;

boostere pentru alimentarea turbomotoarelor;

industria echipamentelor de refrigerare, în special la utilizare ca agent frigorific a CO2;

compresoare care să ridice presiunea gazelor la racordarea la conducta de transport (prin

fenomenul gaz-lift).

Plecând de la literatura de specialitate, marea majoritate a producătorilor de compresoare pentru

gaze acceptă ca punct de plecare în alegerea unui anumit tip de compresor, diagrama din figura 3.5.

În figura 3.5. se prezintă domeniul aplicabil fiecărui tip de compresor menționat în această

lucrare.



Cu toate că domeniul aplicabil compresorului cu șurub este inclus și în domeniul specific

compresorului cu piston și compresorului centrifugal, există un domeniu specific în care compresorul

cu șurub poate fi utilizat, în special datorită numeroaselor avantaje pe care aceste compresoare le

prezintă, precum au fost cele menționate în această lucrare.

Figura 3.5. Diagramă cu domeniile specifice aplicabile fiecărui tip de compresor (extras din articolul

al cărui autor este Takao Ohama - articol publicat în cadrul Turbomachinery Symposium, 2006)

4. Gradul de realizare al fazei

Considerăm că obiectivele Etapei 1 de la Contractul de finanțare pentru execuție proiecte

NR 76BG⁄2016 au fost realizate în proporție de 100% deoarece:

1. S-a construit modelul termodinamic al compresorului cu șurub;

2. S-au analizat principalele tipuri de compresoare utilizate pentru comprimarea gazelor;

3. S-a realizat o metodologie pentru un produs software care permite calculul performanțelor

compresorului cu șurub și realizarea reprezentărilor grafice profesionale a ciclurilor termodinamice;

4. S-a realizat o comparație termodinamică între compresorul cu șurub fără injecție de ulei și

cel cu injecție de ulei;

5. S-a realizat o comparație termodinamică între compresorul cu piston și compresorul cu

șurub cu injecție de ulei;

6. Pentru aceste tipuri de compresoare s-au prezentat principalele avantaje și dezavantaje în

cazul utilizării lor in-situ, pentru a realiza, în cazul unei aplicații viitoare, alegerea corectă din punct

de vedere tehnico-economic;

7. S-a făcut o prezentare a principalilor fabricanți ai acestor tipuri de utilaje folosite la

comprimarea gazelor, cu evidențierea parametrilor principali și o enumerare succintă a cerințelor

pieței, din punct de vedere al beneficiarilor acestui tip de utilaj.

5. Concluzii

1. Alegerea unui anumit tip de compresor se va efectua ținând cont de specificul locației unde

se va monta compresorul precum și de parametrii funcționali ai instalației de gaz lift existenți în locație.



2. Pentru realizarea etapei 1 s-a construit un algoritm materializat într-un produs software

modern specializat în mediu de programare Visual Studio 2013/C# care permite calcularea

performanțelor mașinilor analizate și reprezentarea ciclurilor termodinamice în diagrame profesionale.

3. S-au construit cicluri termodinamice pentru compresorul cu șurub fără injecție de ulei,

compresorul cu șurub cu injecție de ulei și compresorul volumetric cu piston.

4. S-au realizat analize comparative pe baza rezultatelor obținute în ipoteza că toate mașinile

analizate comprimă aceeași cantitate de gaz, starea inițială și ipotezele fiind similare pentru toate

analizele.

5. Rezultatele au arătat superioritatea compresorului cu șurub cu injecție de ulei. Uleiul injectat

pe lângă reducerea frecărilor are un rol important în procesul termodinamic prin răcirea gazului

comprimat care se realizează în timpul procesului de comprimare. Acest lucru face ca funcționarea

compresorului cu șurub cu injecție de ulei să se apropie foarte mult de comportarea unui compresor

izoterm. Reamintim că procesul ideal de comprimare, care se face cu un consum minim de energie este

procesul izoterm.

6. Caracteristica de performanță și flexibilitatea compresorului cu șurub sunt apropiate de cele

ale unui compresor cu piston, iar eficiența comprimării este apropiată de a compresorului centrifugal.

Costurile de întreținere sunt mai mici decât la compresoarele centrifugale, iar raportat la compresoarele

cu piston chiar cu o treime.

7. Unele dintre motivele pentru care se poate lua în considerare un compresor cu șurub sunt:

modificările ce pot apare în condițiile referitoare la procesul de gaz-lift;

progresele recente în domeniul tehnologiilor de compresoare și lărgirea domeniului de

aplicare pentru gama de compresoare cu șurub;

existența mai multor beneficii pentru potențialii clienți - comparativ ce celelalte categorii de

compresoare -, cum ar fi o fiabilitate ridicată, costurile de întreținere relativ reduse, controlul

temperaturii la evacuare, toleranța la particule lichide, vibrații reduse, gabarit redus, necesități minimale

privind fundațiile și incintele de lucru.

Bibliografie

1. Feidt M., Thermodynamique et Optimisation Energetique de Sistemes et Procedes, Tehnique

et Documentation (Lavoisier), Paris, 1987;

2. Incropera F.P., DeWitt D.P., Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Editura John Wiley &

Sons, New York, 1990;

3. Marinescu M., Baran M.N., Radcenco V., Temotehnica tehnica, MatrixRom, București, 1998;

4. Neacsu S., Comprimarea si lichefierea gazelor, Editura Romconvert, Ploiești, 2002;

5. Neacșu S., Termotehnică și mașini termice, Editura Printeh, București, 2009;

6. Oroveanu T, Trifan C, Albulescu M., Sur le taux optimal de compression pour le gazoducs,

Buletin I.P.G. Ploieşti, vol.XLIII/2, 1991;

7. Oroveanu T., David V., Stan Al., Trifan C., Colectarea, transportul, depozitarea şi distribuţia

produselor petroliere şi gazelor, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1985;

8. Radcenco V., Termodinamica generalizata, Editura Tehnica, București, 1994;

9. Soare AI., Stratula C., Transportul si depozitarea fluidelor - Vol. II, Editura Universității din

Ploiești, 2002;

10. Stosic N., Smith I., Kovacevic A., Screw Compressors Mathematical Modeling and

Performace Calculation, Springer VerlagBerlin Heidelberg 2005;

11. Van Wylen G., Sonntag R., Borgnakke C., Fundamentals of Classical Thermodynamics, Jon

Wiley & Sons New York 1994;

12. Wilcox D.C., Basic Fluid Mechanics, DWC Industries, California 2003.

13. API 619, Rotary - Type positive-displacement compressors for petroleum, petrochemical and

natural gas industries , 2010;

14. ISO10440-1, Petroleum and natural gas industries - Rotary-type positive-displacement

compressors. Part 1- process gas compressors, 2007;



15. Seshaiah N., Experimental and computational studies on oil injected twin screw compressors,

2006;

16. Ohama T. & others, Process gas applications where API 619 screw compressors replaced

reciprocating and centrifugal compresors;

17. Ohama T. & others, High pressure oil injected screw compressors (API 619 design) for heavy

duty process gas;

18. Khan M.O., Basic practices în compressors selection, 1984;

19. Prospecte firme HOWDEN, SRM, MAN, KOBELCO, DRESSER-RAND.

ii. raportare ŞtiinŢificĂmosga.upg-ploiesti.ro/wp-content/uploads/2017/08/raport... · 2017. 8....

Documents