Экспериментальный комплекс «ФИЛЬТР», предназначенный для борьбы с обледенением воздухоочистительных устройств газокомпрессорных станций на газопроводах, разработали ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 19 января сообщает пресс-служба вуза.

Транспортировка природного и попутного газа требует поддерживать в трубопроводах определенный уровень давления. Это достигается с помощью газотурбинных двигателей, аналогичных авиационным, которые питают энергией газокомпрессорные станции.

Сильные снегопады создают на воздухоочистительных устройствах такого привода ледяную корку или даже снежную «шубу». При этом происходит снижение пропускной способности компрессора и уменьшение входного давления, что может привести к авариям и простоям.

Чтобы узнать, как предотвратить такую возможность, коллективом Центра высокопроизводительных вычислительных систем ПНИПУ под руководством доктора технических наук, профессора Владимира Модорского был разработан оригинальный экспериментальный комплекс «ФИЛЬТР».

Заместитель декана аэрокосмического факультета по науке и инновациям, старший преподаватель кафедры ракетно-космической техники и энергетических систем, инженер центра высокопроизводительных вычислительных систем Станислав Калюлин отметил, что хотя научные сообщества успешно исследуют процесс обледенения при воздействии набегающего потока для различных конструкций, таких как авиационные двигатели, мосты, корабли, электропровода и других, обледенение в этих случаях формируется на газонепроницаемых поверхностях.

«В нашем эксперименте на входную часть газодинамического тракта была установлена газопроницаемая деформируемая сетка. В момент образования на ней снежных и ледяных наростов для их разрушения использовалась энергия газодинамической струи, которая импульсно деформировала сетку», — рассказал Калюлин.

В результате исследователи получили параметры подачи газа, необходимые для полного сброса снега и льда.

В ПНИПУ для таких исследований был разработан комплекс «ФИЛЬТР», который «впервые позволит проводить междисциплинарные исследования поведения снежных и ледяных покровов на газопроницаемых деформируемых поверхностях различных типов, обеспечивая газодинамические условия, подобные тем, что возникают вблизи воздухоочистительных устройств ГПА (газоперекачивающий агрегат). К ним относятся осадки в виде снега, высокая относительная влажность, отрицательные температуры, при которых происходит образование снежного и ледяного покрова на входных фильтрах»,  — пояснил ученый.

С помощью «ФИЛЬТРа» исследователи имитировали воздействие различных погодных условий на исследуемую поверхность при различных температурах, влажности воздуха и скорости ветра.

Ученые испробовали в качестве газопроницаемого деформируемого фильтра, который должен защищать компрессор от снега и льда, двухслойный и трехслойный нетканый материал и пластиковую сетку. Очистка такого фильтра от наледи осуществлялась силой нагретого воздуха, а результаты экспериментов фиксировались на видео.

В результате исследователи установили, что самой эффективной для защиты двигателя оказалась пластиковая сетка определенной конструкции, остальные газопроницаемые поверхности очистить от образования ледяной корки и забивания фильтров снегом полностью не удавалось.

Полученные в ходе исследования данные позволят защитить воздухоочистительные устройства газокомпрессорных станций от неблагоприятных погодных условий, а выявленные закономерности обледенения будут учитываться при разработке конструкций этих устройств российскими производителями.

Результаты исследования ученые представили в статье «Влияние некоторых параметров экспериментального противообледенительного комплекса „ФИЛЬТР“ на эффективность защиты энергетических установок от снега», опубликованной в журнале «Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника» (№ 69, 2022 год).