14. Оптимизация режимов работы газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом по условию максимального кпд

Одной из наиболее важных задач в условиях использования газотурбинного энергопривода на газопроводах является задача обеспечения наиболее экономичных режимов работы ГПА при перекачке заданного количества газа, что всегда связано с экономией топливного газа по станции.

Отклонение фактического режима от оптимального может быть обусловлено целым рядом причин, в частности снижением технического состояния агрегата как за счет нагнетателя, так и за счет снижения характеристик собственно ГТУ. В первом случае оценку снижения технического состояния из-за нагнетателя можно оценить по сдвигу характеристики собственно нагнетателя и, в частности, по изменению его политропного КПД в зависимости от производительности, _пол. = f (Q, n), а во втором - по сдвигу характеристики эффективного КПД ГТУ в зависимости от ее мощности, _е = f (N_e , P_{нар. ,} t_нар.).

Рис. 2.36. Приведенные характеристики нагнетателя 370-18-1 при = 288К; = 0,9; = 490 Дж/(кг·К)

Для достижения максимального политропного КПД нагнетателя необходимо выдерживать оптимальные режимные значения , Q и n, соответствующие _пол. = max, которые не всегда соответствуют оптимальным значениям по этой зависимости и что связано с несогласованностью характеристик нагнетателя и газопровода.

Результаты эксплуатационных данных показывают, между изменением в расходе топливного газа по ГПА и политропгым КПД нагнетателя существует следующая простая зависимость:

В = 1,1_пол. (5. 24)

Полученное соотношение показывает, насколько важно в условиях эксплуатации обеспечить условие работы нагнетателей на режимах _пол. = max. Уравнение (5.24) показывает, что снижение численного значения КПД нагнетателя только на 1% приводит к перерасходу топливного газа на 1,1%.

Выбор оптимальной частоты вращения вала нагнетателя, осуществляемый по условию _пол. = max. в практических условиях может быть проведен по предварительному определению диапазона изменения подачи газа по нагнетателю по его характеристике в зоне наивысшего значения КПД нагнетателя.

Соответственно может быть определено и соотношение давлений сжатия по первому нагнетателю (в условиях двухступенчатого сжатия) по условию _пол. = max.:

(5.25)

Второй последовательно работающий в группе агрегат также должен работать при максимальном значении политропного КПД. Его объемная производительность в этом случае будет определяться соотношением:

Q₂ = Q₁ (5.26)

Оптимальная частота вращения для этой производительности, а также соотношение давлений сжатия определяются по следующим соотношениям:

(5.27)

(5.28)

где  - максимальное значение политропного КПД нагнетателя.