3.8 Применение сменных (регулируемых) входных направляющих аппаратов для изменения характеристик цбн

Опыт эксплуатации газопроводов показывает, что при использовании нерегулируемых по частоте вращения ГПА с электроприводом типа СТД-12500, СТД-4000 возникают режимы работы с превышением предельно допустимой потребляемой мощности нагнетателя, либо с превышением предельного значения выходного давления. Для исключения таких режимов необходимо снизить напор нагнетателя, что при постоянной частоте вращения нагнетателя трудновыполнимо. С другой стороны, на ряде КС может значительно снижаться давление на входе, что приводит к недозагрузке ГПА по мощности, и в этом случае, наоборот, необходимо повысить напор нагнетателя, что также трудновыполнимо для указанного типа ГПА. Следует отметить, что для регулирования напора нагнетателя в рассматриваемых случаях возможно использовать дросселирование газа на входе или выходе нагнетателя, а также байпасирование газа с выхода на вход нагнетателя, управляя одним из кранов на входном участке. Однако анализ экономической эффективности указанных способов регулирования показывает на их неприемлемость.

Для решения задачи регулирования напора, а следовательно, и мощности, потребляемой нагнетателем при использовании нерегулируемого по частоте вращения ГПА, применяются сменные или регулируемые входные направляющие аппараты (ВНА) нагнетателя. В основу такого метода регулирования положена возможность изменения момента количества движения на входе ЦБН. При отклонении (закрутке) потока газа по направлению вращения рабочего колеса происходит уменьшение теоретического напора (положительная закрутка), а при отклонении потока газа в сторону, противоположную вращению рабочего колеса - увеличение напора (отрицательная закрутка). На рис 3.8 показаны характеристики, представляющие собой зависимость относительной мощности от относительной производительности нагнетателя для различных способов регулирования, из которого следует, что по экономичности способ регулирования входными направляющими аппаратами занимает промежуточное положение между регулированием частотой вращения и дросселированием. Для реализации указанного метода регулирования ВНИИГАЗ разработал поворотный входной направляющий аппарат для электроприводных нагнетателей типа "280". Конструктивно привод лопаток ВНА осуществляется от управляемого электропривода типа ЭПВ-10 через зубчато-червячную передачу. Угол установки лопаток контролируется с помощью сельсина, встроенного в электропривод. Диапазон регулирования по углам установки лопаток составляет от -35° до + 35 °С. Испытания нагнетателя с ВНА показали, что его установка при нулевом угле закрутки потока газа приводит к снижению напора на 3% и КПД на 2% в области оптимальной объемной производительности по сравнению с нагнетателем без ВНА. В области увеличенного расхода снижение КПД и напора увеличивается в связи с ростом потерь, пропорциональных квадрату объемной производительности. Однако за счет перемещения максимума КПД по расходу в сторону меньшей и большей производительности при повороте лопаток ВНА, эксплуатационное значение КПД нагнетателя изменяется на значительно меньшую величину. На рис. 3.9 показаны характеристики нагнетателя типа "280" с поворотным ВНА.

Для изменения режима работы нагнетателя на длительный период, т.е. с учетом сезонной неравномерности потребления газа, целесообразно применять сменные проточные части ВНА с фиксированными углами установки лопаток ВНА. Разработанные ВНИИГАЗ сменные ВНА для нагнетателей типов "370" и "260" имеют жесткую конструкцию, лопатки ВНА изготовлены из листовой стали и закреплены с обоих концов. С помощью фланцевого соединения ВНА крепится на всасывающей камере нагнетателя. Экспериментальные исследования нагнетателей со сменными ВНА, проведенные в условиях КС, показали, что для нагнетателей типов "370" и "260" практически можно использовать один аппарат с углом установки лопаток =37°, обеспечивающий повышение напора нагнетателя и, соответственно, загрузки привода по мощности в зоне оптимальных объемных расходов на 10-15%. Положительный эффект от установки регулируемого ВНА в нагнетателе можно получить и при газотурбинном приводе в том случае, если необходимо расширить диапазон плавного регулирования, выравнить нагрузку при последовательной работе нагнетателей, обеспечить равномерность расхода газа по параллельным группам.

Рис. 3.8. Кривые регулирования центробежного компрессора различными способами:

1 - изменение частоты вращения привода; 2 - регулируемый входной направляющий аппарат; 3 - дросселирование газа на входе; 4 - дросселирование газа на выходе; 5 - байпасирование газа с выхода на вход

Рис. 3.9. Характеристики нагнетателя типа "280" с поворотным ВНА (диаметр колеса 620 мм): 1 - = 0°; 2 - = - 35°; 3 - = +35°