2.8 Определение числа кс и их расстановка по трассе мг
Компрессорные станции на трассе газопровода размещают с учетом как чисто технологических, так и экономических соображений. В частности, необходимо стремиться к тому, чтобы размещение КС отвечало требованиям удобства их строительства и эксплуатации. Кроме того, следует помнить, что расположение КС по трассе существенно влияет на пропускную способность отдельных участков и газопровода в целом, а также на суммарную мощность КС. Доказано, что при прочих равных условиях пропускная способность газопровода тем больше, чем ближе к его началу расположены КС. Физически увеличение пропускной способности газопровода при смещении КС к началу газопровода объясняется двумя причинами. Во-первых, при приближении КС к началу газопровода увеличиваются давления на входе станций, а следовательно, уменьшается подача КС, отнесенная к условиям всасывания (объемная). Это, в свою очередь, приводит к увеличению степени сжатия КС, а значит, и пропускной способности газопровода. Во-вторых, при смещении КС к началу газопровода повышается среднее давление на участках между станциями, что приводит к уменьшению затрат энергии (при прочих равных условиях) на преодоление сил трения при движении газа по трубопроводу, так как снижается скорость движения газа. Максимально возможная пропускная способность газопровода при заданном числе КС с учетом ограничения давления нагнетания, следовательно, будет достигнута при таком расположении КС по трассе, когда на всех станциях давление нагнетания будет равно максимально допустимому рmax (рд).
Число КС и их размещение по трассе должны обеспечивать транспорт газа в заданном объеме, возможность реализации максимальной пропускной способности и работу оборудования и всего газопровода с максимальной эффективностью. В ряде случаях оказывается экономически целесообразным при определении числа КС и их расстановке учитывать необходимость покрытия часовой неравномерности потребления газа. Прежде всего, это касается длины последнего участка.
При прочих равных условиях длина участка зависит от перепада давления в нем и поэтому будет различна для участков между КС и для конечного участка. Для определения длин участков воспользуемся уравнением пропускной способности:
(2.70)
(2.71)
где индекс к относится к конечному участку газопровода.
Расстояние между КС при Р1 = Рmах зависит от давления в конце участка, т. е. в конечном счете, от степени сжатия установленных на станции компрессоров.
Определим во сколько раз длина последнего участка больше длины промежуточных участков
(2.72)
Так как в дальнейшем длины участков будут уточняться, то вторым сомножителем в (2.72) можно пренебречь.
Зная длину всего МГ L и длины участков можно определить теоретическое число компрессорных станций п
(2.73)
Теоретическое число КС, как правило, получится в виде неправильной дроби и появляется проблема округления этой величины.
Округление в меньшую сторону приведет к снижению пропускной способности МГ и при недопустимости этого по условиям заказчика потребуется сооружение лупингов на всех участках газопровода, что при эксплуатации создаст дополнительные трудности.
При округлении числа КС в большую сторону пропускная способность МГ возрастет, что хорошо с точки зрения покрытия сезонной неравномерности потребления газа.
Чаще всего число КС округляется в большую сторону. После округления числа станций необходимо уточнить длины участков. Для этого воспользуемся уравнением (2.73):
(2.74)
или
(2.75)
Расстановка КС в соответствии с (2.74) и (2.75) справедлива в случае использования ГПА с электроприводом, когда производительность МГ от участка к участку не меняется. Если на КС установлены ГПА с приводом от газовой турбины или двигателя внутреннего сгорания, то часть транспортируемого газа будет потребляться на собственные нужды и производительность МГ будет от участка к участку снижаться. Для такого газопровода производительность каждого участка можно записать следующим образом
где Qi – производительность i-го участка; Q – производительность поступления газа на головную КС; QТГ – объем потребляемого КС топливного газа; i – номер КС по ходу газа.
И
спользуя
уравнение пропускной способности
участка, можно записать следующее
соотношение
длин участков с различной производительностью
или (2.76)
Тогда для принятого числа КС можно записать длину газопровода как сумму длин участков его составляющих
(2.77)
где l – средняя длина участка между КС.
При принятом числе КС из (2.77) определяется средняя длина участка между КС. Затем, используя (2.76) рассчитывается длина всех промежуточных участков. Определяется длина конечного участка. Правильность принятого числа КС проверяется по пропускной способности участков.
Расстановка КС с учетом топливного газа позволяет повысить эффективность работы МГ при принятом числе станций, а в некоторых случаях и уменьшить число КС.