korzh_v_v_salnikov_a_v_ekspluataciya_i_remont_oborudovaniya

Ср At

Va р0

6 1 1 0 - 0 =

с / с м 2

*20,7

Удельное давление Р'уд, кгс/ см2

	Р'уд=(кр-0,5)-Р,
где Р	- давлении среды в камере уплотнения, кгс/см2, Р = АО кгс/см2;
	Р'уд = (0,56 - 0,5)-40 = 2,4 кгс/ см2.

Результирующее удельное давление в паре трения по формуле максимальном сжатии пружин РУд, кгс/см2

Руд =Р'уд+Руд> Руд = 2,4 + 2,9 = 5,3 кгс/см2

Такое значение удельного давления соответствует рекомендуемому 3,5...7 кгс/см2.

3.1.5 Расчет основных параметров оборудования ГРС

3.1.5.1Температурный режим газораспределительных станций

Всвязи с тем, что на ГРС производится снижение давления газа, это приводит к соответствующему его охлаждению. В результате могут образоваться гидраты и сильно охладиться регулирующие клапаны, запорная аппаратура, контрольно-измерительные приборы и трубопроводы, что нарушает работу станций. Для борьбы с гидратообразованиями на ГРС применяют автоматическую подачу в газопровод метанола и подогрев газа. На некоторых ГРС внедрены пневматические автоматы для подачи метанола (ввод метанола в поток газа).

Подогрев газа применяют главным образом на ГРС, где ожидается поступление неосушенного газа при резких перепадах давления, когда наблюдается значительное охлаждение газа. Для подогрева используются специальные теплообменники. Конструкция теплообменников, а также схема блока подогрева зависит от давления, температуры и количества поступающего на ГРС газа.

Количество тепла, необходимое для подогрева газа Q, ккал/ч (кДж/ч)

Q = VjJZyAt,

где - расход газа, м3/ч, при 0°С и 760 мм рт. ст.; - плотность газа, кг/м , при 0°С и 760 мм рт. ст.;

- удельная теплоемкость газа при постоянном давлении, для природных газов, равная 0,5 ккал/(кг-°С)(2,3 кДж/(кг-°С)); - температура подогрева газа, °С, равная примерно 4... 5°С и более в зависимости от температуры и давления газа до и после ГРС.

171

Поскольку температура газа зависит от перепада давления, коэффициента Джоуля-Томсона и изменения скорости движения газа, температуру газа после регулирующего клапана /2, °С, определяют по формуле

	^ ,	ч	1	col - col
	к =Ч ~ Di(Pi	~ Рг) ~ — •		2 2 ' ,
где	- температура газа до регулятора давления, °С;

А- коэффициент Джоуля-Томсона, С/ Па;

Pi	- давление газа до регулятора, МПа;
Р2	- давление газа после регулятора, МПа;
0)2	-	линейная скорость газа после регулятора, м/с;
COl	-	линейная скорость газа до регулятора, м/с.

Зададимся необходимыми данными и определим температуру газа (метана) на выходе из ГРС и количество тепла, необходимого для подогрева газа до регулятора давления.

Исходные данные:

-температура газа до регулятора давления t} = 29,8 С;

-абсолютное давление до редуцирующего клапана pi = 2,3-106 Па;

-абсолютное давление после редуцирующего клапана р2 = 1,2'Ю6 Па;

-линейная скорость газа до клапана a>i = 25м/с;

- теплоемкость метана Ср = 2300 Дж/(кг-°С);

-коэффициент Джоуля-Томсона Д =4-106 С/Па;

-расход газа Va = 42250 м3/ч;

-плотность газа р0 = 0,71 кг/м3.

Диаметры трубопроводов до и после регуляторов равны.

Линейная скорость газа после регулятора из условия равенства диаметров

до и после клапана а>2, м/с
	СО2 = СОPi2 •					,
				Pi
_		2,3-Ю		6	„„	,
со, = 25				= 47 м/с.
		1,2-10
Температура газа после регулирующего клапана t2, °С
^ ,		2	ч	1	col2 - col
h=k~ Ц (Pi -р			)-—•	ср		l	' ;
L = 29,8 - 4 • 10~6 (2,3 -1,2) • 10~6						472 -	252	« 25 °С.
						2-2300

128

Количество тепла, необходимого для подогрева газа до регулятора давления Q, кДж/ч

Q = VjJZyAt,

Q= 42250-0,71 -2,3-(29,8-25) = 331172 кДж/ч.

3.1.5.2Выбор предохранительных и регулирующих клапанов для ГРС

При выборе типоразмеров предохранительных и регулирующих клапанов для ГРС пользуются следующей методикой расчета.

Предохранительные клапаны рассчитывают на полную пропускную способность ГРС с тем, чтобы после сброса давления (превышающего нормальное рабочее) за клапанами не могло создаваться давление, выше рабочего более чем на 15%. Клапаны должны открываться при повышении давления газа на 25% сверх рабочего. Для быстрого сброса газа низкого давления (0,5...2,8 кгс/см2) применяют специальные предохранительные клапаны типа С1111К, для сброса газа среднего давления (16 кгс/см2) - клапаны типа ППК, величина открытия которых составляет (0,25... 0,36)-dc (где dc - диаметр сопла или седла).

Предохранительные клапаны выбирают по их пропускной способности G, кг/ч:

G = l,59aFByj(pl-p2')pl-,

где а - коэффициент расхода газа клапаном (для стандартных конструкций типов СППК4 и ППК4 а = 0,5... 0,8);

F- площадь сечения клапана, равная наименьшей площади в проточной части, мм2;

pi	- максимальное избыточное давление перед предохранительным
	клапаном, кгс/см2;
pi	- избыточное давление за предохранительным клапаном, кгс/см2;
pi	- плотность среды для параметров рг' и \ кг/м3;
ti'	- температура газа перед клапаном, °С;

В- коэффициент, зависящий от показателя адиабаты К и перепада давленияpi/pi \ при сбросе в атмосферу В принимается по таблице 15.

Таблица 15

				Значение коэффициента В
К	1,0	1,14	1,34	1,3	1,4	2,0	3,0	4,0	6,0	10,0
в	0,43	0,45	0,46	0,47	0,48	0,54	0,61	0,66	0,72	0,79

173

Из вышеприведенной формулы определяют величину F, а затем по каталогу подбирают предохранительный клапан, у которого ближайшая величина F больше расчетной величины.

Регулирующие клапаны выбирают также по их пропускной способности. Поскольку пропускная способность регулирующего клапана зависит от режима истечения газового потока через регулирующий клапан, необходимую максимальную пропускную способность Ку, м3/ч, определяют по двум уравнениям:

	- щжАр<р1/2
			514 уАр-р2
	- при 4P>Pi/2
		Kv	=—JpJ-
		V	5j|V"«
где	Ар	- перепад давления на регулирующем клапане, кгс/см2:
		ЛР=Р1 ~Р2
где	р:	- абсолютное давление до регулирующего клапана, кгс/см2;
	р2	- абсолютное давление после регулирующего клапана, кгс/см2;
	Q	- максимальный расход среды, м3/ч;
	р0	- плотность среды (при 760 мм вод. ст. и 0° С), кг/м3;

Т- абсолютная температура среды, К.

Условная пропускная способность регулирующего клапана Kvy, м3/ч Kvy =1,2 Kv.

По найденной условной пропускной способности по каталогу подбирают ближайший больший по отношению к Kvy условный проход регулирующего клапана.

Подберем предохранительный клапан. Исходные данные:

-среда - природный газ (98% метана);

-расход газа Va = 42250 м3/ч;

-абсолютное давление защищаемой системы

12 кгс/см2 (1,2 МПа);

- температура газа =25 °С.

Сброс происходит из предохранительного клапана в атмосферу:

-коэффициент адиабаты газа К = 1,31;

-коэффициент сжимаемости газа z = 0,9.

Необходимое проходное сечение предохранительного клапана F, мм2 F = 1,59 a B ^ (Gp ; - p 2 ) p l

174

175

3.2Расчет маслосистемы НПС

3.2.1Исходные данные к расчету

Исходные данными для проектирования маслосистемы с воздушным охлаждением являются:

- давление в трубопроводах системы маслоснабжения, рс, МПа;

-энтальпия масла до насосных агрегатов, /м1, кДж/кг;

-энтальпия масла после насосных агрегатов, /м2, кДж/кг;

-плотность масла при 20°С, р20, кг/м3;

-кинематическая вязкость масла при 20°С, v20, м2/с;

-температура воздуха перед калорифером, Твн , К;

-температура воздуха после калорифера, Тек , К;

-средняя температура воздуха, Те ср , К;

-средняя температура масла, Тм ср , К;

-молярная масса воздуха, М, кг/моль;

-подача насоса, Q, м3/ч;

-расход масла в подводящем трубопроводе, идущим на магистральные насосы, Q, м3/ч;

-длина трубопровода подводящего, 1Х, м;

-длина подводящего трубопровода, идущего на магистральные насосы,

^рнм =

-длина трубопровода отводящего, /2,м;

-длина трубопровода подачи масла на подшипники, /3, м;

128

- длина трубопровода, соединяющего аккумулирующий бак с линией отвода, /4, м;

- диаметр трубопровода подводящего, Dyl, м; - диаметр трубопровода отводящего, Dy2, м;

-диаметр трубопровода подачи масла на подшипники, D ъ, м;

-диаметр трубопровода, соединяющего аккумулирующий бак с линией отвода, Dy4, м;

- толщина стенки трубопровода подводящего, <5j, м;

-толщина стенки трубопровода отводящего, S2, м;

-толщина стенки трубопровода подачи масла на подшипники, 8Ъ, м;

-толщина стенки трубопровода соединяющего аккумулирующий бак с линией отвода, SA, м;

-массовый расход масла, GM, кг/с;

-время торможения инерционное, tm , сек;

-плотность масла при 20°С, р20, кг/м3.

3.3Расчет трубопроводов системы маслоснабжения

Предварительно задаются параметрами трубопроводов (условным диаметром и толщиной стенки) и принимают марку стали с соответствующим ей

пределом текучести [ <тг ], МПа.
	Далее проводят проверку трубопровода на прочность.
	Условие прочности трубопровода
	<7	< \<7Т	1,
	расч	L Т J '
где	СГрасч - расчетный предел прочности, МПа,

=(n-p-D„-2-S-p-n)-k1-kll

арасч

2-S-m

8- толщина стенки трубопровода, мм;

п- коэффициент надежности для временных длительных нагрузок

	и внутреннего рабочего давления в трубопроводе;
DH	- наружный диаметр трубопровода, мм;

р- давление в системе маслоснабжения, МПа;

т- коэффициент условий работы трубопровода;

128

	- коэффициент надежности по материалу;
кя	- коэффициент надежности по назначению трубопровода.

Если прочность трубопровода не обеспечивается, принимают следующий

вряду диаметр трубопровода и толщину стенки.

3.4Расчет системы воздушного охлаждения масла

3.4.1Выбор типа калорифера

	Необходимая площадь живого сечения калорифера, fe, м'2
		fe=-,0,-р.
			we	з,
где	QB
		- расход воздуха, необходимого для охлаждения масла, м /с;
		е =	а	•
		Сре-ре\Тек-Тнк)
	<2Т	- количество тепла, которое необходимо отводить от масла, кВт,
		бт =gm-('M2-'mi);
	GM	фактический массовый расход масла в системе, кг/с
		q'	= p 2 0	- Q.

м3600 '

Сре	массовая теплоемкость воздуха, Дж/(кг-К);
Рв	плотность воздуха, кг/м3;
WB	весовая скорость воздуха в калорифере, кг/м2-с.

По значению необходимой площади живого сечения калорифера, f e , м2, принимают тип калориферов и их количество.

К характеристикам калориферов относят:

-	поверхность нагрева FK, м2;
-	живое сечение по воздуху / в , м2;
-	живое сечение по теплоносителю / м , м2;

-внутренний диаметр трубок dM, м;

-длину трубок /м, м.

Далее выполняют проверку условия нормальной работы системы

128

3.4.2 Проверка условия нормальной работы системы воздушного охлаждения

В проверку условий нормальной работы системы входит:

-определение режима течения масла в калорифере;

-условие теплового баланса.

Условие ламинарного движения жидкости Re <2300,

где	Re	-	число Рейнольдса,
			о	им' dM
			Re = ———;
				V20
	ом	-	линейная скорость масла в калорифере, м/с,
			им =	f	;
				^
			Пк ' Р20' /м
	«к	-	количество калориферов, шт.
	Условие выполняется.
	Следовательно, течение масла в калорифере - ламинарное.
	Условие теплового баланса для нормальной работы системы
			Qt^Q	т.факт >
где	бтфа1СГ		_ фактическая теплоотдача в калориферах, Вт

К- коэффициент теплоотдачи в калориферах при ламинарном режиме течения, Вт/(м2-град)

d	V	1
	М 1	М

К- коэффициент теплопроводности масла, Вт/(м-град)

		Я = 1 ^ . ( 1 - 0 , 0 0 0 4 7 - Т	),
		Р20
Реш	-	число Пекле для масла
		Ре = им-СРм- А о Ч
		4
Срм	-	теплоемкость масла, Дж/(кг-град).

128