6. Расчет режима работы кц

6.1. Расчет располагаемой мощности гпа

Расчет режима работы состоит в определении мощности N, потребляемой каждым нагнетателем, и мощности , развиваемой приводящим его двигателем. Возможность транспорта газа в заданном количестве существует при соблюдении неравенства .

Экономичность КЦ с центробежными нагнетателями определяется изменением политропического КПД нагнетателя, который снижается при отклонении режима работы ГПА от номинального.

6.1. Расчет располагаемой мощности ГТУ.

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

где – номинальная мощность ГТУ, МВт; – коэффициент, учитывающий техническое состояние ГТУ, ; К_t – коэффициент, учитывающий влияние температуры наружного воздуха, К_t = 2,8; К_об – коэффициент, учитывающий влияние противообледенительной системы, К_об = 1; К_у – коэффициент, учитывающий влияние системы утилизации тепла выхлопных газов, ; Р_Р – расчетное давление наружного воздуха МПа (принимаем Р_ст=101,3 кПа); Т_Р и Т_ст – расчетная и стандартная температура воздуха на входе ГТУ, Т_ст = 288 К;

где Т_а – средняя температура наружного воздуха (см. табл. П1.6); – поправка на изменчивость климатических параметров и местный подогрев наружного воздуха на входе ГТУ, = 5 К.

По результатам расчета, с учетом частоты вращения ротора ЦБН ПГ, выбирается привод для ЦН природного газа. Для нашего примера приводом будет газотурбинная установка ГТ-750-6, номинальная мощность привода N = 6,30 МВт и коэффициент полезного действия η = 0,24.

6.2. Расчет режима работы нагнетателей

Расчет проводим с использованием приведенных характеристик центробежных нагнетателей (прил. 4). Для выбранного нагнетателя 370-14-1 приведена характеристика на рис. 6.1. На характеристике нагнетателя нанесем точку «О», соответствующую паспортным данным на номинальном режиме нагнетателя. Для этого расчитаем приведенные значения производительности нагнетателя для состава газа, которому соответствуют z_пр=0,9; R_пр=491 Дж/(кгК); T_пр=288 К.

6.2. Плотность газа, соответствующего заданному месторождению, при условиях всасывания, :

.

6.3. Плотность газа при условиях всасывания приведенной харарктеристики выбранного центробежного нагнетателя, :

.

6.4. Расчитываем объемную производительность нагнетателя в для заданных параметров Q_кЦБН = 20 млн м³/сут.; π_н=1,22; Р_вхЦБН =5,5 МПа; Т_К =288 К.

где

6.5. Для того чтобы нанести рабочую точку на характеристику нагнетателя, необходимо привести объемный расход газа через нагнетатель к приведенному составу газа, для которого построена характеристика:

По расчитанной производительности и степени повышения давления на характеристике ЦБН ПГ наносим точку «Р» (рис. 6.1). Эта точка соответствует заданному режиму работы нагнетателя. С характеристики для точки «Р» снимаем значение .

6.6. По паспортным данным выбранного ЦНПГ по формулам, приведенным в пп. 6.4, 6.5, расчитывается приведенная объемная производительность и на характеристику ЦБН ПГ наносится точка «0» (см. рис. 6.1).

Рис. 6.1. Приведенная характеристика 370-14-1:

z_пр=0,9; R_пр=491 Дж/(кгК); T_пр=288 К; – ^{кВт/(кг/м3),} – м³/мин

6.7. Для паралельно-последовательной схемы повторяем расчет с п.6.3 – 6.5 для определения параметров газа на входе во второй нагнетатель, с учетом что

где n – показатель политропы, определен в п. 1.13.

6.8. Объемная подача на входе во второй последовательно соединенный нагнетатель Q_пр.2 определяется следующим образом:

_где

6.9. Объемная приведенная производительность:

или

При определении Q_пр.2 следует иметь в виду, что объемная подача второго нагнетателя Q_пр.2 не должна быть меньше минимального значения Q_пр.min, чтобы обеспечить необходимый запас газодинамической устойчивости ЦБН ПГ. Для второго нагнетателя строится рабочая точка «Р₂».

По характеристике нагнетателя определяются показатели , соответствующие рабочим точкам «Р_1-2».

6.10. Рассчитываем физические обороты, необходимые для нагнетателя:

6.11. Допустимый интервал изменения числа оборотов ротора нагнетателя из условия экономичности работы нагнетателя:

,

где – номинальные частота вращения ротора нагнетателя, об/мин; и – минимальное и максимальное значения производительности, соответствующее зоне приведенной характеристики нагнетателя с ≥0,8, определяется по объемной производительности нагнетателя, соответствующей точке «0»:

_;

; .

Частота вращения ротора нагнетателя должна обеспечить заданный режим работы ГПА (степень сжатия и производительность нагнетателя). Для заданного диапазона режима работы нагнетателя с должно находится в интервале изменения частоты вращения.

6.12. Проверка удаленности режима работы нагнетателя от границы помпажа гарантируется при соблюдении неравенства:

где [Q_гр]_пр – значение из приведенной характеристики, соответствующее минимальному значению. Если это условие не выполняется, то необходимо подобрать другой нагнетатель.

6.13. Определяем политропический КПД нагнетателя η_пол и относительную приведенную внутреннюю мощность, потребляемую нагнетателем , по приведенной характеристике нагнетателя, которые соответствуют значению Q_Vпр.

6.14. Расчет мощности, потребляемой нагнетателем:

Проверяем на соответствие условию:

где N – номинальная мощность ГТУ. Если это условие не выполняется, то необходимо подобрать другой привод к ЦБН ПГ.