1.4. Расчет режима работы кс

Для расчетов режимов работы КС применяются характеристики ЦН, представляющие зависимость степени повышения давления ε, политропического коэффициента полезного действия η_ПОЛ и приведенной относительной внутренней мощности

, (43)

от приведенной объемной производительности

, (44)

при различных значениях приведенных относительных оборотов

, (45)

где ρ_ВС, Z_ВС, Т_ВС, Q_ВС – соответственно плотность газа, коэффициент сжимаемости, температура газа и объемная производительность ЦН, приведенные к условиям всасывания;

R – газовая постоянная, вычисленная по формуле (11);

Z_ПР, R_ПР, Т_ПР – условия приведения, для которых построены характерис­- тики ЦН;

N_i – внутренняя (индикаторная) мощность;

n, n_Н – соответственно рабочая частота вращения вала ЦН и номинальная частота вращения.

Основные параметры некоторых типов ЦН приведены в таблице 4.

Таблица 4

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 р_ВС и р_НАГ для работы нагнетателей по схеме двухступенчатого сжатия

Одним из универсальных видов характеристик ЦН является приведенная характеристика по методике ВНИИГАЗа (рис. 1).

Рис. 1. Приведенная характеристика центробежного нагнетателя по методике ВНИГАЗа

Порядок определения рабочих параметров следующий:

1) по известному составу газа, температуре и давлению на входе в ЦН определяется коэффициент сжимаемости Z_ВС;

2) определяются плотность газа ρ_ВС и производительность нагнетателя при условиях всасывания Q_ВС:

, (46)

, (47)

где Q_КC = Q – производительность КС при стандартных условиях;

m_Н – число параллельно работающих ЦН, определяемое из соотношения

, (48)

где Q_Н – 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 (44) и (45) определяют Q_ПР и . Полученные точки наносятся на характеристику и соединяются линией (плавная кривая abc на рисунке 1);

4) определяется требуемая степень повышения давления

, (49)

где р_ВС, р_НАГ – 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 Q_ПР. Аналогично определяются η_ПОЛ и . Значение Q_ПР должно удовлетворять условию Q_ПР ≥ Q_ПРmin , где Q_ПРmin – приведенная объемная производительность на границе зоны помпажа (расход, соответствующий левой границе характеристик ЦН);

5) определяется внутренняя мощность, потребляемая ЦН,

, (50)

где n – фактическая частота вращения ротора ЦН, определяемая из выражения (44):

; (51)

6) определяется мощность на муфте привода

, (52)

где N_МЕХ – 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)

, (53)

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;

Т_ВОЗД, – соответственно фактическая и номинальная температуры воздуха, К;

р_а – расчетное давление наружного (атмосферного) воздуха, МПа.

Значения , , , , , принимаются по справочным данным ГТУ [7, табл. 5];

Таблица 5

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 m_Н и повторить расчет начиная с пункта 2;

9) определяется температура газа на выходе ЦН:

, (54)

где k – показатель адиабаты природного газа, k = 1,31.