Использование потенциальной энергии сжатого природного газа для выработки электрической энергии

Е. С. Рябчикова, А. П. Берестов, А. У. Ахметова // Автоматизированные технологии и производства, 2016. № 3(13). С.70-75.

10. Самарина И. Г. Область применения и особенности создания имитационной модели нагрева полосы в печи АНГЦ / И. Г Самарина, Б. Н. Парсункин, М. М. Чертыковцева // Автоматизированные технологии и производства, 2013. № 5. С.43-48.

11. Салганик В. М. Улучшение качества поверхности холоднокатаных полос /

B. М. Салганик, П. П. Полецков, Е. Ю. Мухина // Автоматизированные технологии и производства, 2013. № 5. С. 146 -149.

12. Парсункин Б. Н. Снижение удельного расхода топлива при управлении тепловым режимом по температуре поверхности нагреваемого металла / Б. Н. Парсункин, С. М. Андреев, Т. Г. Обухова, Т. У.Ахметов // Автоматизированные технологии и производства, 2013. № 5.

C. 302-309.

13. Парсункин Б. Н. Энергосберегающее управление тепловым режимом по температуре поверхности нагреваемого металла / Б. Н. Парсункин, Т. У.Ахметов, Е .Ю. Мухина, О. С. Гиляев // Автоматизированные технологии и производства, 2013. № 5. С. 231-241.

14. Сайров А. М. Оптимизация управления тепловым режимом в рабочем пространстве нагревательной печи // Автоматизированные технологии и производства, 2013. № 5. С. 296-301.

15. Парсункин Б. Н. Выбор температурного параметра для оперативного управления нагревом металла в методических печах / Б. Н. Парсункин, А. Р. Бондарева, Е. И. Полухина // Автоматизированные технологии и производства, 2015. № 1 (7). С. 9-12.

16. Парсункин Б. Н. Энергосберегающее управление тепловым режимом при переменной производительности методических печей / Б. Н. Парсункин, Т. У. Ахметов, А. Р. Бондарева, О. В. Петрова, Е. И. Полухина // Автоматизированные технологии и производства, 2014. № 6. С. 128-133.

17. Андреев С. М. Экспериментальное исследование эффективности энергосберегающих оптимальных режимов нагрева металла / С. М. Андреев, Б. Н. Парсункин // Автоматизированные технологии и производства, 2014. № 6. С. 134-143.

18. Логунова О. С. К вопросу об эволюции математической модели описания теплового состояния тел при изменении граничных условий третьего рода / О. С. Логунова, Ю. А. Калугин, В. Е. Торчинский // Автоматизированные технологии и производства, 2015. № 3. С. 9-14.

19. Васильев М. И. Способ энергосберегающего нечёткого управления процессом горения в тепловых установках / М. И. Васильев, Б. Н. Парсункин, С. М. Андреев // Автоматизированные технологии и производства, 2016. № 1 (11). С. 66-73.

Использование потенциальной энергии сжатого природного газа для выработки электрической энергии Мавжудова Ш. С.1, Усмонов Н. О.2

'Мавжудова Шахло Сайдигафаровна /Mayjudova Shahlo Saydigafarovna — старший преподаватель,

кафедра теплоэнергетики, Ташкентский государственный технический университет; 2Усмонов Низомжон Орифович / Usmonov Nizomjon Orifovich — старший научный сотрудник-соискатель,

Институт энергетики и автоматики Академия наук Республики Узбекистан, г. Ташкент, Республика Узбекистан

Аннотация: в статье рассмотрена выработка электрической энергии в газораспределительных станциях и газораспределительных пунктах, за счет перепада давления природного газа. Ключевые слова: газотурбинные двигатели, утилизационные установки, компрессорная станция, высокая давления, природный газ.

Энергосбережение в Узбекистане заставляет по-новому взглянуть на многие технологические процессы, которым ранее не уделялось должного внимания. Такого внимания заслуживает утилизация потенциальной энергии давления природного газа, транспортируемого в трубопроводах. По отводам от газопроводов газ направляется к газораспределительным станциям и газораспределительным пунктам, в которых давление уменьшается до 1,2 и 0,15 МПа. В некоторых случаях, например, для подачи газа в газотурбинные двигатели компрессорных станций и электростанций, давление снижается до 1,5 - 3,5 МПа.

Уменьшение давления газа обычно производится в дросселирующих устройствах различных типов, в которых энергия избыточного давления газа расходуется на преодоление гидравлических сопротивлений и таким образом безвозвратно теряется. Правда, при этом в ряде случаев возможно получение достаточного количества холода.

Газ из магистрального трубопровода вместо дросселирующего устройства подают в специальную машину, так называемый детандер. Это трехступенчатая турбина, в принципе по конструкции мало чем отличающаяся от обычных газовых и паровых турбин. Газ входит в нее под высоким давлением, расширяется там и выходит с низким давлением. Когда газ расширяется, его температура понижается, так как он отдает при этом тепловую энергию. Согласно первому закону термодинамики. За счет изменения энергии газа совершается работа: воздействуя при расширении на сопловые лопатки турбины, газ заставляет вращаться ее вал. Новая конструкция лопаток позволяет при изменении давления газа поддерживать стабильным его расход в турбине и тем самым стабилизировать ее выходную мощность. Вал турбины связан с валом электрогенератора, чем и образуется детандер-генераторный агрегат (ДГА). Таким образом, энергия сжатого газа, прежде выбрасываемая в атмосферу, теперь преобразуется в электрическую энергию. Газ же низкого давления из турбины направляется потребителю.

Но чтобы при его расширении детандер не обледеневал (температура газа понижается на 60-70°С), газ перед поступлением в турбину пропускают через теплообменник, в котором он нагревается теплом отработанного теплоносителя, например подогретой водой или мокрым паром ТЭЦ. Этот подогрев одновременно дополнительно увеличивает энергию газа, из-за чего возрастают выполняемая им работа в турбине, а следовательно, ее мощность и КПД.

Если учесть существующие и постоянно растущие в мире расходы природного газа, то при подобном дросселировании потери энергии составят многие десятки миллиардов киловатт*часов в год.

На основании многолетнего опыта работы в газовой промышленности общепризнан факт, что применение турбодетандерных агрегатов для подготовки и переработки газа обусловливает простоту, надежность, низкую металлоемкость конструкций и широкий диапазон режимов, отсутствие влияния на окружающую среду.

Научные предпосылки и практики позволяют считать, что для утилизации энергии избыточного давления природного газа - этого вторичного источника энергии - турбодетандерные установки в наибольшей степени соответствуют задаче экологической обстановки.

Известные сейчас турбодетандерные утилизационные установки применяется на газораспределительных станциях, на газораспределительных пунктах различных энергетических объектах, например на газотурбинных компрессорных станциях магистральных газопроводов и тепловых электрических станциях.

Подача газа потребителям обеспечивается газопроводами низкого давления. Отвод газа к потребителю от магистрального газопровода и снижение его давления происходит на газораспределительных станциях (ГРС) и пунктах (ГРП), при этом энергия от расширения газа безвозвратно теряется в окружающую среду. На ГРС давление газа снижают до 1,2-1,6 МПа и затем на ГРП до давления 0,1-0,3 МПа [1]. Расчеты показывают, что при использовании перепада давления на ГРС на каждые 1000 м3 природного газа, при расширении в турбодетандерных установках от 4,0 до 0,6 МПа можно выработать 47 кВт*ч электрической энергии и примерно столько же холода на уровне -100°С [2].

Упрощенная схема ГРС (ГРП) представлена на рисунке 1. Газ из магистрального газопровода отбирается с высоким давлением, подается на дросселирующее устройство, где природный газ расширяется до нужного давления. В результате расширения температура существенно снижается и для подачи потребителю газ нагревается с помощью подогревателей температуры до +10 °С.

Рис. 1. Принципиальная схема электротехнологической детандерной установки

Обозначения: 1 - редукционный клапан ГРС, 2 - винтовой детандер, 3 - электрогенератор, 4 -теплообменник, 5 - холодильная камера, 6 - циркуляционный насос, 7 - контур хладагента, 8 - сепаратор.

Сегодня количество турбодетандерных установок, находящихся в эксплуатации в Узбекистане и в других странах СНГ, значительно ниже, чем в развитых странах Европы и Америки.

В Узбекистане, в Шуртане в 1995 году реализован проект установки ЛенНИИхиммаша по сжижению пропан-бутановой фракции природного газа с использованием турбодетандерных агрегатов (УПБС). Установка успешно эксплуатируется, производство расширяется, на сегодняшний день реализуется уже 6-я очередь строительства УПБС. Проектируется аналогичная установка для сжижения газов на Мубарекском ГПЗ. Для 1-й очереди использовался ДГА фирмы «СуперФлоу», для остальных установок были закуплены ДГА ОАО «Турбогаз» (Харьков) и НПО «Гелиймаш» (Москва).

Имеются отдельные примеры успешной реализации идеи использования перепада давления путем установки крупных турбодетандерных агрегатов для выработки электроэнергии (ТЭЦ-22, Москва).

Целесообразность строительства таких комплексов именно на крупных ГРС не вызывает сомнения. В то же время в системе газоснабжения страны имеется огромное количество небольших ГРС и крупных ГРП, где происходит редуцирование газа (например с 1,2 до 0,3 МПа).

Конечно же, детандер-генераторные агрегаты не могут составить конкуренции крупным электростанциям, но в пересчете на киловатт мощности они требуют гораздо (в 2—4 раза) меньших капитальных затрат — в зависимости от мощности ДГА примерно до 450 долларов, их можно достаточно быстро, за несколько месяцев, размещать на территориях уже действующих тепловых станций, окупаются они за 2,5—3 года, и они экологически чисты.

Чтобы получить киловатт*час от детандер-генератора, на подогрев газа тратится примерно 70 грамм условного топлива, в то время как для выработки такого же количества электроэнергии на ТЭЦ сжигается до 300 гр. Но тепло, используемое в детандере, отбирается у пара, который предварительно уже поработал в паровой турбине, благодаря чему была произведена электроэнергия. Тем самым увеличивается КПД ТЭЦ. Если КПД тепловых турбинных установок не превышает 40%, самых лучших парогазовых установок (газотурбинные двигатели в сочетании с паровой турбиной) — 50 %, то КПД детандер-генераторного агрегата достигает 75%, а себестоимость вырабатываемой им электроэнергии существенно ниже, чем на тепловых станциях.

Эксергетический КПД ДГА при подогреве уходящими газами котла ПТУ, газовой турбины или других теплоиспользующих установок достигает достаточно высоких значений. Применение ДГА позволяет эффективно использовать вторичные тепловые ресурсы для выработки электроэнергии.

Использование пара отборов из турбины для подогрева газа в ДГА повышает эксергетический КПД

ПТУ и обеспечивает экономию топлива на уровне 3____3,5 гр.у.т./(кВт ч) для ТЭС с турбинами

конденсационного типа [3].

Расчеты и опыт эксплуатации зарубежных и отечественных детандер-генераторных установок подтверждают величину относительной выработки электроэнергии в размере 30...50 кВт/тыс. нм3. Использование детандер-генераторных установок дает возможность не только ввести в хозяйственный

оборот вторичные энергоресурсы и обеспечить выработку электроэнергии, но и обеспечить снижение уровня вредных выбросов по сравнению с традиционными технологиями.

Литература

1. Черных А. П. Использование перепада давления газа, редуцируемого на ГРС и ГРП для получения электроэнергии и тепла / А. П. Черных // Вюник шженернл академл Украши, 2009. № 1. С. 251-256.

2. Использование перепада давления на ГРС для выработки электрической. Пятничко А. И, Сергш Крушневич.

3. Агабабов В. С. Влияние детандер генераторных агрегатов на тепловую экономичность работы конденсационных электростанций // Теплоэнергетика, 2001. № 4. С. 51-55.

Выбор универсального средства разработки игровых приложений Иванов Е. В.1, Зарипов Б. М.2, Захаров В. А.3

'Иванов Егор Витальевич /Ivanov Egor Vital'evich — студент; 2Зарипов Булат Маратович / Zaripov Bulat Maratovich — студент; 3Захаров Виктор ААльбертович / Zaharov Viktor Albertovich — старший преподаватель,

кафедра машиностроения и информационных технологий, Зеленодольский институт машиностроения и информационных технологий (филиал) Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. H. Туполева, г. Зеленодольск, Республика Татарстан

Аннотация: в статье освещается проблема выбора средств разработки игровых приложений. Рассматриваются достоинства и недостатки одной из популярных существующих систем Monogame и приводится пример собственной разработки в этой среде. Также вкратце приводятся примеры известных программ других разработчиков, которые использовали данную среду. Ключевые слова: программирование, компьютерные игры, мобильные приложения, Monogame, фреймворк.

В наше время количество ноутбуков, компьютеров, приставок, планшетов и смартфонов у людей непрерывно растет. Осмотритесь вокруг себя - можно поспорить, что Вы заметите хотя бы одно такое устройство. И не то чтобы с помощью него люди обязательно делают сложные расчеты, нет, чаще всего они просто играют. Именно поэтому речь пойдет об играх и технологиях, с помощью которых они разрабатываются.

Eсли Вы, как программист, когда-нибудь были заинтересованы в создании собственной игры, то перед Вами наверняка вставал вопрос - с чего начать разработку будущей игры? Какие средства разработки выбрать? Каким должен быть их порог освоения? Важно ли наличие открытого исходного кода? Должно ли быть игровое приложение кроссплатформенным? Ewb ли активное сообщество разработчиков, с которыми можно проконсультироваться? Возможна ли продажа будущего приложения? Вопросов появляется множество и важно сделать правильный выбор.

В настоящее время хорошим решением может быть фреймворк Monogame, который ведет свою историю от Microsoft XNA.

XNA - набор инструментов с управляемой средой времени выполнения (.NET), который был выпущен Microsoft в 2QQ6 году. Он облегчает разработку и управление компьютерными играми. XNA стремилась освободить разработку игр от написания «повторяющегося шаблонного кода» и объединить различные аспекты разработки игр в одной системе. Основывается на нативной реализации . NET Compact Framework 2.Q для разработки игр для Xbox 36Q и .NET Framework 2.Q на Windows. Он включает обширный набор библиотек классов, специфичных для разработки игр, поддерживающий максимальное повторное использование кода на всех целевых платформах. Фреймворк выполняется на модификации Common Language Runtime, оптимизированной для игр, чтобы предоставить управляемую среду выполнения. Среда времени выполнения доступна только для Windows XP, Windows Vista, Windows 7 и Xbox 36Q. Так как игры XNA пишутся для среды времени выполнения, они могут быть запущены на любой платформе, поддерживающей XNA Framework с минимальными изменениями или вообще без таковых. Игры официально разрабатывались на языке C#.

XNA оказался довольно удобным инструментарием для разработки игр с высококачественной графикой и обеспечивал существенное снижение стоимости конечной продукции.