Расчет режима работы КС производится при проектировании станций и газопроводов, а также при их эксплуатации.

3 Расчет режима работы КС

Расчет режима работы КС производится при проектировании станций и газопроводов, а также при их эксплуатации.

Расчет состоит в определении мощности N, потребляемой каждой КМ, и мощности ,развиваемой приводящим ее двигателем.

Возможность транспорта газа в заданном количестве существует при соблюдении неравенства:

.

Экономичность при и следующих условиях:

>0.8; 0,9 ^. , при >273К; (3.1)

>0,8; 0,85^. , при <273К; (3.2)

где - давление на входе КС или требуемое давление на выходе станции, МПа;

- давление на выходе КС;

- политропический К.П.Д., определяемый по приведенной характеристике нагнетателя;

- средняя температура наружного воздуха в рассматриваемый период, определяемая по данным СНиП 2.01.01-82 [1], К.

При проектировании КС рассчитывается для среднегодовых значений Т_а.

3.1.Расчет располагаемой мощности

Располагаемая мощность ГТУ, приводящей ЦБН, находится в зависимости от условий работы установки по формуле:

, кВт; (3.3)

где - номинальная мощность ГТ, кВт;

- коэффициент, учитывающий техническое состояние ГТУ;

- коэффициент, учитывающий влияние температуры наружного воздуха;

- коэффициент, учитывающий влияние противообледнительной системы;

- коэффициент, учитывающий влияние системы утилизации тепла выхлопных газов;

- расчетное давление наружного воздуха (приложение 9), МПа;

и - расчетная и номинальная температуры воздуха на входе в ГТУ, К;

= + , К; (3.4)

где -средняя температура наружного воздуха в рассматриваемый период, К;

- поправка на изменчивость климатических параметров и местный подогрев наружного воздуха на входе в ГТУ, =5 К.

Значения принимать по прил.7 [4].

Численное значение при отсутствии технических данных по системе утилизации тепла принимать равным 0,985, а k_обпри выполнении курсовой работы равным единице. Значение располагаемой мощности не должно превышать номинальную мощность на 15 %. Если в результате расчета получена большая величина, то следует принимать.

, кВт. (3.5)

Расчетная температура воздуха на входе в ГТУ:

= + , К.

Расчет режима работы произведем для варианта КС с газоперекачивающими агрегатами типа ГПА-Ц-16/76 с ЦБН НЦ-16/76-1.45.

Определим располагаемую мощность ГТУ:

кВт.

3.2 Расчет режима работы центробежных нагнетателей

На компрессорных станциях, оборудованных центробежными нагнетателями, может иметь место одно-, двух- и трехступенчатое сжатие. Расчет режима работы таких станций проводится по отдельным ступеням сжатия. Результаты расчета справедливы для всех параллельно работающих нагнетателей, составляющих единую степень сжатия.

3.2.1 Расчет режима работы нагнетателей первой ступени сжатия

Определение параметров газа на входе нагнетателей первой ступени сжатия.

, К; (3.6)

, МПа; (3.7)

где Т_в1 и Т_вх - температура газа на входе в нагнетатель первой ступени и на входе КС, К;

и Р_вх - давление газа на входе нагнетателей и КС, МПа;

- потери давления во входных технологических коммуникациях КС (прил.8) [4], МПа.

В данном случае не учитывается, так как из прил.16 [4] берется Р_вхв первую ступень сжатия уже с учетом потерь давления, поэтому:

= 5,17 – 0,012 = 5,05 МПа;

= 278,8 К.

3.2.2 Расчет характеристик газа при условиях на входе в нагнетатели

Дж/(кг^.К); (3.8)

где R - газовая постоянная транспортируемого газа, Дж/(кг^.К);

Дж/(кг^.К).

, кг/м ; (3.9)

где и - плотность газа и воздуха при стандартных условиях (20º и 720 мм. рт. ст.), кг/ ;

= 1,206 кг/ ;

= 0,678 кг/м .

Плотность газа при условиях всасывания:

, кг/м ; (3.10)

где R-газовая постоянная, транспортируемого газа, Дж/(кг·К);

-относительная плотность газа по воздуху;

и - плотность газа и воздуха при стандартных условиях ( С и 760 мм. рт. ст.) кг/м ;

- давление на входе нагнетателя первой ступени сжатия, Мпа;

- плотность газа при условиях всасывания;

z₁ - определяем по номограмме z₁=0,9;

=39,4 кг/м .

3.2.3 Определение объемной производительности нагнетателя в м /мин

, м /сут.; (3.11)

, млн.м /сут.; (3.12)

где К- количество параллельно работающих нагнетателей;

Q_кс – производительность КС, м³/сут;

Q – производительность нагнетателя, м³/сут.

м /сут.

м /мин.

3.2.4.Определение допустимого интервала изменения числа оборотов ротора нагнетателя.

Из условия экономичности работы нагнетателя

, об/мин. (3.13)

и - минимальное и максимальное значение , соответствующее зоне приведенной характеристики нагнетателя с , м /мин;

Из условия экономичности работы нагнетателя (прил.21) [4]

=300 м /мин и =540 м /мин.

По прил.16 [4] =4900 об/мин.

об/мин.

6714 об/мин.

Интервал изменения числа оборотов ротора нагнетателя из данного условия.

- = 3730 - 6714 об/мин.

Следовательно, принимаем этот интервал.

3.2.5. Определение потребной частоты вращения ротора нагнетателя.

Для обеспечения нагнетателю оптимальных условий работы, частота вращения его ротора должна быть равной или близкой . Значения n отличаются от , следует назначать лишь при невыполнении одного из условий (3.1) и (3.2) при n= .

Во всех случаях n должно находится в интервале, одновременно удовлетворяющему допустимым интервалам изменения n, определенным в п.3.2.4. [5]

3.2.6 Определение приведенной производительности нагнетателя

, м³/мин; (3.14)

где - объемная производительность нагнетателя, м /мин;

- номинальная частота вращения ротора нагнетателя, об/мин;

n- потребная частота вращения ротора нагнетателя, об/мин.

Принимаем n=4800 об/мин.

= 419,66м³/мин.

3.2.7 Расчет приведенного чила оборотов ротора нагнетателя

; (3.15)

где , , - параметры газа с приведенной характеристики нагнетателя ГПА-Ц-16/76

- параметры газа на входе нагнетателей первой ступени сжатия определенные в п.2.2.1.

=0,901; =505,8 Дж/(кг·К); =288 К.

= 0,991.

3.2.8 Проверка удаленности режима работы нагнетателя от границы помпажа

Нагнетателю гарантируется беспомпажная работа при соблюдении неравенства

; (3.16)

где - приведенная производительность нагнетателя, м /мин;

- значение из приведенной характеристики, соответствующее максимуму зависимости для рассматриваемого значения , а при отсутствии максимума у зависимости - минимальному значению из приведенной характеристики.

= 310 м /мин.

=1,35 > 1,1.

Следовательно, условие безпомпажной работы выполняется и дальнейшее ругулирование оборотами не требуется.

3.2.9 Определение степени сжатия нагнетателей и относительной приведенной мощности нагнетателей по приведенной характеристике нагнеталя

По прил.21 [4] находим:

;

=355 кВт/(кг/м³).

3.2.10.Расчет мощности потребляемой нагнетателем.

, кВт; (3.17)

N_i = 355^. 39,4 ^. 0,991³ =13613 кВт.

3.2.11. Определение потребной мощности для привода нагнетателя

; (3.18)

где - механический к.п.д. нагнетателя. По прил.7 [4] =0,993.

кВт.

Проверка условий:

0,9 ^. (3.19)

0,9 ^. 15300 14430 16000

Оба условия возможности транспорта газа в заданном количестве соблюдается.

3.2.12 Расчет параметров газа на выходе нагнетателей первой ступени

, МПа; (3.20)

, К. (3.21)

где и - давление и температура газа на выходе нагнетателей, МПа и К соответственно.

и - давление и температура газа на входе нагнетателей, МПа и К;

- степень сжатия нагнетателей;

- политропический к.п.д. нагнетателя соответствующий значению .

= 7,7 МПа;

= = 310,9 К.

; (3.22)

где и - соответственно давление и температура газа на выходе нагнетателей последней ступени сжатия, МПа и К;

- потери давления в коммуникациях на выходе КС.

следует принимать по нормативным данным, приведенным в прил.8[4] = 0,13 МПа;

-номинальное давление на выходе КС или требуемое давление на выходе станции (при недогрузке газопровода), МПа;

- допустимая температура из условия сохранения прочности и устойчивости трубопровода и изоляции;

=7,5+ 0,13 = 7,63 МПа,

7,7 7,63 МПа.

= 333,

310,9 < 333 К.

Условия выполняется, следовательно, ГПА подходит.

Окончательно принимаем вариант КС с ГПА типа ГПА-Ц-16/76 с ЦБН НЦ-16/76-1,45 при числе рабочих ГПА равным двум и одному резервным агрегатам.

Дата добавления: 2015-08-28