1.1.4.2 Расчет расхода топливного газа при эксплуатации гпа 16р-«Уфа» после реконструкции

еееееХарактеристика газоперекачивающего агрегата ГПА 16Р - «Уфа» необходимая для расчета приведена в таблице 1.6.[8]

Таблица 1.6 - Характеристика газоперекачивающего агрегата ГПА 16Р «Уфа»

Наименование параметра	Обозначение	Величина
Номинальная мощность, кВт	Nе0	16000
Давление газа на входе в нагнетатель, МПа	P1	5,32
Давление газа на выходе из нагнетателя, МПа	P2	7,45
Температура газа на входе в нагнетатель, ᵒК	Т1	288,15
Температура газа на выходе из нагнетателя, ᵒК	Т2	318,15
Номинальная частота вращения силового вала ГПА, об/мин	nн	5300
Температура воздуха на входе в осевой компрессор, ᵒК	Твх	283,15
Давление воздуха на входе в осевой компрессор, МПа	Pвх	0,1
Низшая теплота сгорания топливного газа, кДж/м3	Qнр	33500
Газовая постоянная, Дж/кг ·ᵒК	R	506,9
Механические потери в редукторе и подшипниках нагнетателя при номинальной загрузке, кВт	∆Nмех	250
Эффективный коэффициент полезного действия (КПД) на валу силовой турбины двигателя, %		35,5

Определяем число групп работающих агрегатов

(1.15)

Берем 3 единицы ГПА-16Р-«Уфа» в работе и 1 в резерве

(1.16)

иииииОпределим производительность нагнетателя при условиях всасывания по формуле (1.17)

.

мммммНа приведенной характеристике нагнетателя построим кривую (рисунок 1.4) зависимости значений Q_пр от частоты вращения силового вала ГПА при соответствующих значениях по результатам расчета, приведенного в таблице 1.7. [9]

Таблица 1.7 - Расчет значений Q_прi и в зависимости от n_i

Частота вращения силового вала ГПА ni, об/мин	Приведенная относительная частота вращения силового вала	Приведенная объемная производительность нагнетателя Qпрi, м3/мин
4000
5000
5500

Определим требуемую степень повышения давления по формуле (1.17)

.

Значения расчетных величин T_ПР =288К; R_ПР=518 Дж/(кг·К);

Z_ПР=0,901; n_Н=5300 об/мин.

Рисунок 1.4 - Приведенная характеристика СПЧ 235-1,4/76-16/5300 АЛ 31

z_пр=0,888, R_пр=503,16 Дж/кг К, Т_пр=288,15К

тттттПо приведенной характеристике нагнетателя находим приведенную внутреннюю мощность =228 кВт м³/кг и приведенную объемную производительность нагнетателя Q_пр=410 м³/мин.

Определим частоту вращения силового вала ГПА по формуле (1.18)

.

Определим внутреннюю мощность, потребляемую нагнетателем

по формуле (1.25)

.

Определяем мощность на муфте по формуле (1.26)

где - потери мощности (определяются по паспортным данным ГПА), =250 кВт.

Определяем располагаемую мощность ГТУ по формуле (1.27)

кВт

где - номинальная мощность ГТУ 16000 кВт;

K_N - коэффициент технического состояния ГТУ =0,95;

К_t - коэффициент, учитывающий влияние температуры атмосферного воздуха =0,851;

К_y - коэффициент, учитывающий наличие утилизатора тепла К_у=1;

- коэффициент, учитывающий влияние высоты над уровнем моря К_Ра = 0,965;

- коэффициент влияния относительной скорости вращения ротора силовой турбины; обычно учитывается в составе коэффициента K_N, т.е. принимается равным = 1,0.

Для ГПА-16Р «Уфа» при > значение принимается равным

Определяем расход топливного газа по ГТУ по формуле 1.30

Расход топливного газа компрессорного цеха при полной его загрузке (в работе 3 агрегата) составит

.

Расход топливного газа для АЛ 31-СТ составляет 4734,45 м³/ч

Расчеты расхода топливного газа при эксплуатации компрессорного цеха показали, что при работе газоперекачивающих агрегатов ГТК-10-4 расход 23675,34 м³/ч, а при эксплуатации ГПА-16Р «Уфа» 14230,37, что на м³/ч больше, чем при работе газоперекачивающих агрегатов ГПА-16Р «Уфа».

1.1.4.3 Оценка технического состояния центробежного нагнетателя ммммпомКПД

Используя данные по нагнетателям из предыдущего расчета, оценим их техническое состояние. Сначала оценим состояние нагнетателя ЦН-370-18-1 до реконструкции

Определим потенциальную функцию для метана по формуле (1.31)

;

.

Определим потенциальную функцию для газа по формуле (1.32)

;

.

Определим среднее значение потенциальной функции для газа

. (1.33)

Определим приведенную потенциальную работу сжатия

. (1.34)

где (Pυ)_m – среднее значение потенциальной функции (Pυ) для газа;

ε – степень повышения давления газа;

n_н– номинальная частота вращения вала нагнетателя;

n - частота вращения вала нагнетателя;

Приведенная разность энтальпии природного газа определяется по формуле

. (1.35)

Политропный КПД процесса сжатия (1.36)

.

где w_пр - приведенная потенциальная работа сжатия;

∆h_пр - приведенная разность энтальпии природного газа;

Паспортный политропный КПД нагнетателя при принятых исходных данных составляет величину 0,82.[10] Следовательно, коэффициент технического состояния нагнетателя по КПД

. (1.37)

где η_пол - относительный политропный КПД нагнетателя;

η_{пол. пасп} - паспортный политропный КПД нагнетателя;

Для нагнетателя ЦН 370-18-1, значение которого намного ниже паспортного.

Теперь рассчитаем коэффициент технического состояния нового нагнетателя СПЧ 235 1.4/76-16/5300 АЛ 31 после реконструкции. Так как транспортируемый газ одинакового состава то значение потенциальной функции, средней теплоемкости и разности энтальпии для газа не изменится.

Определим приведенную потенциальную работу сжатия по формуле (1.34)

.

Определим среднюю изобарную теплоемкость газа

сссссссссссссссссссссссссссссссссссссссссссссссссссссссссссссссссссссссс(1.38)

где t_m - средняя температура в процессе сжатия;

r – содержание метана в газе;

Р₁ – давление на входе в нагнетатель;

Определим среднее значение комплекса (1.36)

где Р_m – среднее давление в процессе сжатия;

t₂ – температура газа на выходе из нагнетателя;

Разность энтальпии природного газа

_{ччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччччч}.(1.39)

где ∆t и ∆Р – разность температуры и давления на выходе и входе нагнетателя соответственно;

С_рm – средняя изобарная теплоемкость газа;

(С_рD_h)_m –среднее значение комплекса в состав которого входит теплоемкость и коэффициент Джоуля -Томпсона;

Приведенная разность энтальпии природного газа определяется

по формуле (1.36)

.

Политропный КПД процесса сжатия (1.36)

.

Паспортный политропный КПД нагнетателя при принятых исходных данных составляет величину 0,83. Следовательно, коэффициент технического состояния нагнетателя по КПД по формуле (1.37)

. Для 235СПЧ1,4/76-5300сАЛ-31, значение является допустимым.

По расчетам видно, что техническое состояние у нового нагнетателя 235СПЧ1,4/76-5300сАЛ-31 составил 0,966 по паспорту составляет 0,83. Для нагнетателя ЦН 370-18-1 оценка технического состояния составляет 0,51, а паспортное значение 0,83. Замена нагнетателя целесообразна. Исходя из расчетных данных видим, что реконструкция необходима и экономически эффективна.