- •Кафедра теплогазоснабжения и нефтегазового дела
- •Введение
- •1.1. Способы прокладки магистральных газопроводов
- •1.2. Определение оптимальных параметров мг
- •1.3. Выбор типа газоперекачивающих агрегатов, определение числа кс и расстояния между ними
- •1.4. Уточненный тепловой и гидравлический расчет участка газопровода между двумя компрессорными станциями
- •1.5. Расчет режима работы кс
- •1.6. Размещение запорной и другой арматуры на газопроводах
- •Библиографический список
- •Газопроводы
- •394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
1.5. Расчет режима работы кс
Для расчетов режимов работы КС применяются характеристики ЦН, представляющие зависимость степени повышения давления ε, политропического коэффициента полезного действия ηПОЛ и приведенной относительной внутренней мощности
, (37)
от приведенной объемной производительности
, (38)
при различных значениях приведенных относительных оборотов
, (39)
где ρВС, ZВС, ТВС, QВС – соответственно плотность газа, коэффициент сжимаемости, температура газа и объемная производительность ЦН, приведенные к условиям всасывания; R – газовая постоянная; ZПР, RПР, ТПР – условия приведения, для которых построены характеристики ЦН; Ni – внутренняя (индикаторная) мощность; n, nН – соответственно рабочая частота вращения вала ЦН и номинальная частота вращения.
Основные параметры некоторых типов ЦН приведены в табл. 3.
Таблица 3
Основные параметры некоторых типов центробежных нагнетателей при номинальном режиме работы
Тип ЦН |
QН, млн м3/сут |
Давление (абс.), МПа |
ε |
Приведенные параметры |
nН, мин.–1 |
|||
рВС |
рНАГ |
ZПР |
RПР, Дж/(кг·К) |
ТПР, К |
||||
Н-300-1,23* |
19,0 |
3,63 |
5,49 |
1,23 |
0,910 |
490,5 |
288 |
6150 |
370-18-1* |
37,0 |
4,96 |
7,45 |
1,23 |
0,888 |
508,2 |
288 |
4800 |
Н-16-56* |
51,0 |
3,57 |
5,49 |
1,24 |
0,893 |
508,2 |
307 |
4600 |
235-21-1 |
18,3 |
5,18 |
7,45 |
1,44 |
0,888 |
508,2 |
288 |
4800 |
ГПА-Ц-6,3/76 |
11,4 |
5,14 |
7,45 |
1,45 |
0,900 |
508,2 |
293 |
8200 |
ГПА-Ц-16/76 |
32,6 |
5,14 |
7,45 |
1,44 |
0,888 |
508,2 |
288 |
4900 |
Н-16-76-1,44 |
31,0 |
5,18 |
7,45 |
1,44 |
0,898 |
508,2 |
288 |
6340 |
650-21-2 |
53,0 |
4,97 |
7,45 |
1,45 |
0,900 |
501,4 |
288 |
3700 |
650-22-2 |
47,0 |
4,97 |
7,45 |
1,45 |
0,900 |
501,4 |
288 |
3700 |
CDR-224 |
17,2 |
4,93 |
7,45 |
1,51 |
0,900 |
490,5 |
288 |
6200 |
RF2BB-30 |
21,8 |
4,93 |
7,45 |
1,51 |
0,900 |
490,5 |
288 |
6200 |
RF2BB-36 |
38,0 |
4,93 |
7,45 |
1,51 |
0,890 |
510,1 |
288 |
4437 |
PCL802/24 |
17,2 |
5,00 |
7,45 |
1,49 |
0,900 |
490,5 |
288 |
6200 |
PCL1002/40 |
45,0 |
4,93 |
7,45 |
1,51 |
0,900 |
490,5 |
288 |
4670 |
* – давления рВС и рНАГ для работы нагнетателей по схеме двухступенчатого сжатия
Порядок определения рабочих параметров следующий:
1) по известному составу газа, температуре и давлению на входе в ЦН определяется коэффициент сжимаемости ZВС;
2) определяются плотность газа ρВС и производительность нагнетателя при условиях всасывания QВС:
, (40)
, (41)
где QКC = Q – производительность КС при стандартных условиях; mН – число параллельно работающих ЦН, определяемое из соотношения
, (42)
где QН – номинальная производительность ЦН при стандартных условиях, млн м3/сут;
3) задаваясь несколькими (не менее трех) значениями оборотов ротора в диапазоне возможных частот вращения ГПА, по формулам (38) и (39) определяют QПР и . Полученные точки наносятся на характеристику и соединяются линией;
4) определяется требуемая степень повышения давления
, (43)
где рВС, рНАГ – соответственно номинальное давление на входе и выходе ЦН.
Проведя горизонтальную линию из значения ε, найдем точку пересечения А с кривой abc. Восстанавливая из полученной точки перпендикуляр до пересечения с горизонтальной осью, находим QПР. Аналогично определяются ηПОЛ и . Значение QПР должно удовлетворять условию QПР ≥ QПРmin , где QПРmin – приведенная объемная производительность на границе зоны помпажа (расход, соответствующий левой границе характеристик ЦН);
5) определяется внутренняя мощность, потребляемая ЦН,
, (44)
где n – фактическая частота вращения ротора ЦН, определяемая из выражения (38):
; (45)
6) определяется мощность на муфте привода
, (46)
где NМЕХ – механические потери мощности в редукторе и подшипниках ЦН при номинальной загрузке (принимаются равными 1 % от номинальной мощности привода);
7) вычисляется располагаемая мощность газотурбинной установки (ГТУ)
, (47)
где – номинальная мощность ГТУ, кВт; – коэффициент технического состояния по мощности; – коэффициент, учитывающий влияние системы противообледенения (при отключенной системе = 1); – коэффициент, учитывающий влияние системы утилизации тепла (при ее отсутствии = 1); – коэффициент, учитывающий влияние атмосферного воздуха на мощность ГТУ; ТВОЗД, – соответственно фактическая и номинальная температуры воздуха, К; ра – расчетное давление наружного (атмосферного) воздуха, МПа.
Значения , , , , , принимаются по справочным данным ГТУ, таблица 4.
Таблица 4
Техническая характеристика некоторых типов ГПА с газотурбинным приводом
Тип ГТУ |
, кВт |
, К |
|
|
Частота вращения силового вала, мин.–1 |
|
nmin |
nmax |
|||||
ГПА-Ц-6,3 |
6300 |
288 |
0,95 |
1,3 |
5740 |
8610 |
ГТК-10 |
10000 |
288 |
0,95 |
3,7 |
3300 |
5100 |
ГПУ-10 |
10000 |
298 |
0,95 |
3,7 |
3360 |
5300 |
ГТН-10И |
10000 |
288 |
0,95 |
2,0 |
4550 |
6870 |
ГТК-16 |
16000 |
288 |
0,95 |
3,2 |
3500 |
4850 |
ГТН-16 |
16000 |
288 |
0,95 |
3,2 |
4400 |
6600 |
ГПА-Ц-16 |
16000 |
288 |
0,95 |
2,8 |
3430 |
5150 |
ГТН-25 |
25000 |
288 |
0,95 |
3,2 |
3500 |
3900 |
ГТН-25И |
25000 |
288 |
0,95 |
2,2 |
3270 |
5100 |
8) производится сравнение и . Должно выполняться условие ≤ . При невыполнении этого условия следует увеличить число mН и повторить расчет начиная с пункта 2;
9) определяется температура газа на выходе ЦН:
, (48)
где k – показатель адиабаты природного газа, k = 1,31.