3.3 Расчет совместной работы эд, передачи Vorecon и цбн.

Расчет характеристики участка магистрального газопровода

Исходное уравнение для расчета характеристики участка МГП

, МПа

Уравнение характеристики участка МГП

(3.1)

где МПа– начальное давление в трубопроводе;

–коэффициент гидравлического сопротивления (принимаем повышенные значения с учетом загрязнения внутренней поверхности трубопровода в процессе эксплуатации);

–средний коэффициент сжимаемости;

К – средняя температура;

–относительная плотности газа по воздуху;

м, км– внутренний диаметр и длина участка МГП.

Для упрощения расчета принимаем значения ,ипостоянными. Данные величины определены в результате теплового и гидравлического расчета газопровода.

Для последующей работы с характеристикой ЦБН необходимо пересчитать пропускную способность МГП (она отнесена к 20 °С и 0,1 МПа) в объемную производительность, отнесенную к условиям на входе в нагнетатель (с учетом того, что на КС установлено три ЦБН n_гпа = 3).

Плотность газа на входе в ЦБН

, кг/м³ (3.2)

Объемная производительность одного ЦБН, отнесенная к условиям на входе в нагнетатель

, м³/мин (3.3)

где кг/м³ – плотность газа при 20 °С и 0,1 МПа.

Расчет производим для нескольких значений q_ГП . Результаты расчета представлены в таблице 3.1 и на рисунке 3.6.

На рисунке 3.7 представлена зависимость отношения начального и конечного давлений на участке МГП от объемной производительности ЦБН. Эта зависимость будет совмещена с характеристикой ЦБН.

Таблица 3.1 – Результаты расчета характеристики участка МГП

, %	, млн.м3/сут.		, МПа	, кг/м3	, м3/мин
20	9	1,011326003	7,712646542	58,57397794	26,60453307
30	13,5	1,026039932	7,602043313	57,73399765	40,48740942
40	18	1,047762011	7,444438643	56,53706319	55,12607997
50	22,5	1,077830061	7,236762345	54,9598579	70,88506925
60	27	1,118352843	6,974543003	52,96842346	88,26013112
70	31,5	1,17269728	6,651332897	50,51379242	107,9738108
80	36	1,246466623	6,257688619	47,52424647	131,1611187
90	40,5	1,349659488	5,779235481	43,8906165	159,7721919
100	45	1,50214261	5,19258288	39,43526174	197,5812084
110	49,5	1,750766572	4,455191301	33,83511426	253,3117893

Рисунок 3.6. – Характеристика участка МГП

Рисунок 3.7. – Зависимость отношения давлений на участке МГП от объемной производительности ЦБН

Определение параметров совместной работы ЦБН и участка МГП

В целях упрощения пренебрегаем потерями давления в подводящих шлейфах и арматуре КС и предполагаем, что отношение начального и конечного давлений на участке МГП равняется степени повышения давления в нагнетателе.

Определение параметров совместной работы ЦБН и участка МГП выполняем графическим способом. Для этого совмещаем характеристику нагнетателя и полученную зависимость отношения начального и конечного давлений на участке МГП от объемной производительности ЦБН. Совмещенные характеристики представлены на рисунке 3.8.

В полученных точках пересечения линии отношения давлений на участке МГП и линий, показывающих зависимость степени повышения давления от объемной производительности при заданной частоте вращения ЦБН, определяем политропический КПД нагнетателя и мощность потребляемую нагнетателем. Результат представлен в таблице 3.2.

Зависимости политропического КПД и потребляемой мощности от частоты вращения представлены на рис. 3.9.

Таблица 3.2 – Параметры центробежного нагнетателя

n мин-1	, МВт		Q м3 /мин
3638,4	4,16	0,767	143
4036,8	5,72	0,785	164
4358,4	7,28	0,8	182,5
4641,6	8,84	0,804	197
4881,6	10,4	0,808	212,5
5112	11,96	0,811	225

,

Рисунок 3.9 – Политропический КПД и мощность нагнетателя при работе в составе ГПА.

Учитываем мощность N на привод с потерями.

(3.4)

Результат приводим в рисунке 3.10., в котором показаны мощность при идеальных условиях, мощность с потерями и отдельно потери в приводе.

Рисунок 3.10. - Сравнение потребляемых мощностей

Сравниваем характеристики гидропередачи с характеристиками нагнетателя. Результат отображен в рис. 3.11.

Рисунок 3.11. - Совмещение характеристик ГП с характеристиками нагнетателя

Из рисунка 3.11. выводим закон изменения положения лопаток, с помощью которого можно регулировать скорость вращения планетарной передачи, рис. 3.10.

Рисунок 3.12. - Закон управления лопатками реактора ГП.

Выводы:

1. ГП VORECON является эффективным способом регулирования производительности КС.

2. После анализа совместной работы ЭД-ГП-ЦБН определили потери на приводе: максимум 10%, при средних нагрузках ~ 7%.

3. Определили закон управления гидропередачей.