курс. Магистральный газопровод характеризует высокое давление (до 10 мпа), поддерживаемое в системе, большой диаметр труб (1020, 1220, 1420 мм) и значительная протяженность (сотни и тысячи километров)
 Скачать 3.32 Mb.
|
|
2 Расчетная часть 2.1 Расчет режима работы компрессорного цеха Цех оснащен газовыми турбинами ГПА-10 и центробежными нагнетателями с узкой проточной частью ЦН 370-18-1. Характеристики ГТК-10, необходимые для расчета представлены в таблице 4. Таблица 4 – Характеристики ГТК-10
Характеристики нагнетателя ЦН 370-18-1 представлены в таблице 5. Таблица 5 – Характеристики нагнетателя ЦН 370-18-1
Давление на всасывающей линии нагнетателя первой ступени   ,где Рк – давление на входе в КС;   , (1.1)где Рпк – псевдокритическое давление. Приведенная температура на всасывающей линии    ,где Тпк – псевдокритическая температура. Для расчетов режимов работы КС применяются характеристики ЦН, представляющие зависимость степени повышения давления e, политропического к. п. д. hПОЛ и приведенной относительной внутренней мощности [  ]пр: ; (1.2)от приведенной объемной производительности  ; (1.3)при различных значениях приведенных относительных оборотах  , (1.4)где rВС, zВС, TВС, Q ВС – соответственно плотность газа, коэффициент сжимаемости, температура газа и объемная производительность ЦН, приведенные к условиям всасывания; R – газовая постоянная; zПР, RПР, TПР – условия приведения, для которых построены характеристики; Ni – внутренняя (индикаторная) мощность; n, nН – соответственно рабочая частота вращения вала ЦН и номинальная частота вращения. Одним из универсальных видов характеристик ЦН является приведенная характеристика (рисунок 6). Порядок определения рабочих параметров следующий. По известному составу газа, температуре и давлению на входе в ЦН определяется коэффициент сжимаемости zВС:     .Определяется плотность газа rВС и производительность нагнетателя при условиях всасывания   кг/м3.Число работающих по параллельной схеме групп нагнетателей определим из соотношения   ,где Qкс – производительность КС при стандартных условиях; Qн – производительность одного нагнетателя. Принимаем mн=3 – три группы нагнетателей при двухступенчатом сжатии. Подача одной группы последовательно включенных нагнетателей: Qк=  = м3/сут;  .Задаваясь несколькими (не менее трех) значениями оборотов ротора в диапазоне возможных частот вращения ГПА, определяются QПР и [n / nН]ПР. Полученные точки наносятся на характеристику и соединяются линией (плавная кривая abc на рисунок 1.2). Определяется требуемая степень повышения давления   . (1.5)Для неполнонапорных нагнетателей  =1,18,где РВС, Рнаг – соответственно номинальное давление на входе и выходе ЦН. Проведя горизонтальную линию из e до кривой abc, найдем точку пересечения. Восстанавливая перпендикуляр до пересечения с горизонтальной осью, находим QПР. Аналогично определяются hПОЛ и [Ni/rВС]ПР. Значение QПР должно удовлетворять условию QПР ³ QПР min, где QПРmin – приведенная объемная производительность на границе зоны помпажа (расход, соответствующий левой границе характеристик ЦН). Объемная подача нагнетателя первой ступени Qоб=  = =371,585 м3/мин.Приведенная производительность нагнетателя 1-ой ступени  = = =379,491м3/мин.Приведенная частота вращения  = =0,961.По приведенной характеристике нагнетателя и степени сжатия 1,18, приведенная внутренняя мощность  =210 кВт/(кг/м3).Определим внутреннюю мощность, потребляемую ЦН   (1.6)Определим мощность на муфте привода   (1.7)где NМЕХ –механические потери мощности в редукторе и подшипниках ЦН при номинальной загрузке (для нагнетателя типа 370-18-1 Nмех=100 кВт).  Рисунок 6 - Приведенная характеристика нагнетателя 370-18-1 Вычисляется располагаемая мощность ГТУ   >8600,17кВт,условие Nе< Nер выполняется, где NeН – номинальная мощность ГТУ; kН – коэффициент технического состояния по мощности; kОБЛ – коэффициент, учитывающий влияние системы противообледенения; kУ – коэффициент, учитывающий влияние системы утилизации тепла; k t – коэффициент, учитывающий влияние атмосферного воздуха на мощность ГТУ; TВОЗД, TВОЗДН – соответственно фактическая и номинальная температура воздуха,К. Значения NeН, kН , kОБЛ , kУ , k t , TВОЗДН принимаются по справочным данным ГТУ. Определяется температура газа на выходе ЦН   , (1.8)где k – показатель адиабаты природного газа, k=1,31. Расчет для нагнетателей второй ступени: Рвс=Рвс  ;Тпр=  ;Рпр=  ; ; ; .Объемная подача второй ступени:  ; м3/мин; =0,937.По приведенной характеристике нагнетателя приведенная внутренняя мощность  :  ; .Условие Ne  2.2 Расчет расхода топливного газа Расход топливного газа определяется по формуле  , (1.42)где  - номинальный расход топливного газа; Кра – коэффициент учета высоты над уровнем моря; Кn - коэффициент влияния относительной скорости вращения ротора силовой турбины; для расчета принимаем Кn = 1,0 [11]; Ктг –коэффициент технического состояния, для расчета принимаем равным 1,05 [11]; Tвозд - расчетная температура воздуха на входе ГТУ.  , (1.43)где  - теплота сгорания топливного газа, определяется по [11]; - эффективный коэффициент полезного действия на валу силовой турбины двигателя,  [5];  ; (1.44)где       - горючая масса соответственно метана, этилена, этана, пропана, бутана и пентана; (1.45) (1.46) (1.47) (1.48) (1.49) (1.50)      Проведем проверку результатов вычислений горючей массы газа  .   (1.52)  (1.53)где  - коэффициент полезного действия ЦБН (определяется по его характеристике),  [7];     
Параметры аппарата воздушного охлаждения: - поверхность теплообмена Fаво, м2, Fаво = 9930 м2; - число рядов nр, nр = 6; - длина труб, l, м, l = 8; - число ходов nх, nх = 1; - электродвигатель мощностью N, кВт, N =30 кВт; - объёмный расход воздуха 1 вентилятора, х, м3/с, х = 125 м3/с. Определим количество АВО газа n, шт.,  , (71)где Qпр - количество тепла отдаваемое охлаждаемым газом, Вт, Qпр = G Cp (), (72) Где G - расход газа через АВО, кг/ч, G = Сст·Qаво, (73) Где Qаво - расход газа, млн. ст. м3/сут, (74) = 29,72 - 0,228 = 29,492 млн. ст. м3/сут G = 0,80529,492 = 23,74 млн. кг/сут = 9,89105 кг/ч. Ср - средняя изобарная теплоёмкость газа, ккал/кгК,  Ср = 1,695 + 1,838 10-3 Тср + 1,96 106 , (75) Где Тср - средняя температура газа, К,  Тср = , (76) Т -температура на входе АВО, К, = 313,9 К; T -температура на выходе АВО, К, Т= t1 + (10ч15), (77) Где t1 - температура воздуха на входе в АВО, К, t1 = Ta + дTa, (78) где Та - среднегодовая температура окружающего воздуха, К, Та = 274,7; дTа - поправка на изменчивость климатических данных, К, дTa = 5 К; t1 = 274,7 + 5 = 279,7 К, Т= 279,7 + 15 = 294,7 К,  Тср = К,  Ср =1,695 +1,838·10-3·304,3 + 1,96·106 ·= = 2,56 кДж/кг·К = 0,611 ккал/кг·К, Qпр = 9,89·105·0,611·(313,9 - 294,7) = 11602,16 кВт. Кнп - коэффициент теплопередачи, отнесённый к полной поверхности оребрённой трубы с учетом загрязнений, Вт/м2К, Кнп = 25 Вт/м2К; - средний температурный напор, К, = еДt, (79) где - средний логарифмический температурный напор, К,  = , (80) Где - температурный напор в начале аппарата, К, = Т- t2, (81) Где t2 - температура воздуха на выходе из АВО, К; t2 = t1 + Дt0 kДt, (82) где Дtо - повышение температуры воздуха при нормальных условиях, К,  , (83) Где Q - количество тепла, передаваемого в аппарате, кВт, Qпр= 11602,16 кВт; Х - объёмный расход воздуха через один вентилятор, х = 125 м3/с; N - количество вентиляторов в аппарате, в зависимости от типа аппарата и длины труб, n = 2; M - ориентировочное число АВО газа, m = 12; Кж - коэффициент, учитывающий количество жалюзи; ввиду того, что жалюзи нет, принимаем Кж = 1;  Дtо = = 3,19 К, kДt-поправочный коэффициент, зависящий от высоты местности над уровнем моря и температуры окружающего воздуха, при h1 = 130 м, kДt = 0,92; t2 = 279,7 + 3,19·0,92 = 282,6 К, = 313,9 - 294,4= 19,5 К, -температурный напор в конце аппарата, К, = Т- t1, (84) = 294,7 - 279,7 = 15 К,  = К, еДt - поправочный коэффициент, зависящий от количества ходов. Для определения поправочного коэффициента еДt, находим следующие вспомогательные величины,  R = , (85)  R = = 0,67  Р = . (86)  Р = = 0,08. По графику, представленному на рисунке 3, определяем еДt = 0,75. Тогда по формуле получаем: = ·0,75 = 12,9 К, Количество АВО газа n, n =  Принимаем количество АВО равным n = 4. |