Авторы: И.А. Бабиченко, А.А. Михайлов, К.К. Соколов,  Ю.Б. Галеркин, А.Ф. Рекстин, В.Б. Семеновский, А.А. Дроздов (АО «Турбохолод», ФГАОУ ВО Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого)

Опубликовано на портале «Химическая техника», март 2024

АО «Турбохолод» – основной разработчик и производитель турбодетандерных агрегатов (ТДА) для всех отраслей промышленности РФ. В ответ на повышение производительности технологических линий создан головной агрегат нового поколения типа АДКГ-40 с компрессором типа ТК26 на базе ряда инновационных решений – (опубликовано в журнале «Компрессорная техника и пневматика» №4, 2023. Эффективность ТДА в большой степени зависит от центробежного компрессора и его возможности приспособляться к изменяющимся условиям работы. Инженерный Метод универсального моделирования позволил создать эффективную проточную часть компрессора ТК26. ПК-программы метода в состоянии рассчитать его характеристики при любых возможных условиях эксплуатации, выполняя функции его цифрового двойника. Представлены результаты расчетов размерных и безразмерных газодинамических характеристик компрессора ТК26 в диапазоне частоты вращения ротора при постоянном давлении на входе или на выходе, при разных начальных давлениях и температурах, при разных физических свойствах газа. Для компрессора ТК26 влияние критериев подобия на безразмерные характеристики невелико, но размерные характеристики изменяются иногда по закону пропорциональности, а иногда – трудно предсказуемым образом. В интересах потребителей на базе Метода универсального моделирования могут быть созданы относительно простые и удобные цифровые двойники.

Турбодетандерные агрегаты (ТДА) играют важную роль в экономике Российской Федерации. АО «Турбохолод» – основной производитель этих агрегатов для российской промышленности и на экспорт. С конца 2000 гг. по настоящее время АО «Турбохолод» поставило заказчикам более 200 ТДА общей мощностью более 750 000 кВт, индивидуальной мощностью 760…10 700 кВт, конечным давлением 3,35…14,2 МПа, отношением давлений 1,07…1,78 [1].

Центробежный компрессор ТДА вносит в энергетику агрегата такой же вклад, как и турбина, осуществляющая процесс охлаждения. Но рабочий процесс компрессора включает ряд сложных особенностей, требующих повышенного внимания. Газодинамические проекты центробежных компрессоров для ТДА АО «Турбохолод» разрабатывает научный коллектив проф. Ю.Б. Галеркина [2, 3].

Технические требования конечных потребителей к компрессорам существенно усложнились. До недавнего времени проектировщик должен был обеспечить заданное конечное давление при заданном расходе на номинальном режиме – при КПД не ниже оговоренного значения. С ростом возможностей вычислительной техники потребители научились прогнозировать возможные режимы работы ТДА на годы вперед. На стадии заключения договора на поставку ТДА АО «Турбокомпрессор» получал задание обеспечить работу компрессора ТДА на самые разные расходы, отношения давлений, при самых разных параметрах и физических свойствах газа – до 18 режимов.  Заданный КПД также требуется обеспечить на всех режимах. Таким образом, корректный инженерный метод проектирования и расчета приобретает свойства цифрового двойника (ЦД) компрессора. Программа расчета газодинамических характеристик спроектированного компрессора завершает проект проточной части. Но эта программа способна рассчитать газодинамические характеристики при любых условиях эксплуатации, что и является задачей цифрового двойника.

Метод универсального моделирования постоянно совершенствуется. Этапы развития Метода представлены в работах [4–10], и сейчас метод отвечает современным требованиям. В статье возможности метода в качестве цифрового двойника представлены на примере компрессора ТК26 в составе ТДА типа АДКГ-8-40/11 УХЛ4.

Статья полностью