39. Типы и характеристики центробежных нагнетателей

В настоящее время на предприятиях магистрального транспорта газа применяются центробежные газоперекачивающие агрегаты (ГПА) с приводом от газовых турбин и реже с приводом от электродвигателей. Различают полнонапорные центробежные нагнетатели (ЦН) со степенью повышения давления (степенью сжатия) в одном агрегате =1,451,5 и неполнонапорные нагнетатели, степень повышения давления которых составляет=1,21,3.

Различают параллельное и последовательно-параллельное соединение ГПА (рис. 2.14).

Рис. 2.14. Схемы соединения ГПА на компрессорных станциях

а – параллельное соединение полнонапорных ГПА

б – последовательно-параллельное соединение неполнонапорных ГПА

Полнонапорные центробежные нагнетатели соединяются параллельно (одноступенчатое сжатие). Неполнонапорные ЦН соединяются последовательно в группу. Группы в свою очередь соединяются параллельно (двухступенчатое сжатие).

На рис. 2.14 введены следующие обозначения:

P_ВС,P_НАГ– соответственно давление во всасывающей и нагнетательной линии ЦН;

P_ВС– потери давления во всасывающей линии КС.P_ВСзависят от рабочего давления в газопроводе и числе ступеней очистки газа в блоке пылеуловителей (ПУ). ПриP=7,5 МПа и одноступенчатой очисткеP_ВС=0,12 МПа;

P_НАГ=P_НАГ+P_ОХЛ– потери давления в нагнетательной линии КС и обвязке АВО,P_НАГ=0,11 МПа,P_ОХЛ=0,06 МПа;

P_Н=P_НАГ-P_НАГ– давление газа в начале линейного участка;

P_К=P_ВС+P_ВС– давление газа в конце линейного участка.

Под степенью повышения давления (степенью сжатия) КС понимается отношение давления нагнетания P_НАГк давлению на входеP_ВСЦН (группы ЦН).

Для полнонапорных нагнетателей

. (2.101)

Для неполнонапорных нагнетателей

, (2.102)

где ₁,₂– соответственно степень сжатия первой и второй ступени нагнетания.

При равномерной загрузке ступеней нагнетания

. (2.103)

Для расчетов режимов работы КС применяются характерис­тики ЦН, представляющие зависимость степени повышения давления , политропического к. п. д._ПОЛи приведенной относительной внутренней мощности [1]

(2.104)

от приведенной объемной производительности

(2.105)

при различных значениях приведенных относительных оборотов

, (2.106)

где _ВС,z_ВС,T_ВС,Q _ВС– соответственно плотность газа, коэффициент сжимаемости, температура газа и объемная производительность ЦН, приведенные к условиям всасывания;

R– газовая постоянная;

z_ПР,R_ПР,T_ПР– условия приведения, для которых построены характеристики;

N_i– внутренняя (индикаторная) мощность;

n,n_Н– соответственно рабочая частота вращения вала ЦН и номинальная частота вращения.

Одним из универсальных видов характеристик ЦН является приведенная характеристика ВНИИГАЗа (рис. 2.15).

Рис. 2.15. Приведенная характеристика ВНИИГаза

Порядок определения рабочих параметров следующий:

1. По известному составу газа, температуре и давлению на входе в ЦН определяется коэффициент сжимаемости z_ВС;

2. Определяется плотность газа _ВСи производительность нагнетателя при условиях всасывания

; (2.107)

; (2.108)

, (2.109)

где Q_КС,Q_ЦН– соответственно производительность КС и ЦН при стандартных условиях;

m_Н– число параллельно работающих ЦН (групп ЦН).

3. Задаваясь несколькими (не менее трех) значениями оборотов ротора в диапазоне возможных частот вращения ГПА, определяются Q_ПРи [n/n_Н]_ПР. Полученные точки наносятся на характеристику и соединяются линией (плавная криваяabcна рис. 2.15).

4. Определяется требуемая степень повышения давления . Проведя горизонтальную линию издо кривойabcнайдем точку пересечения. Восстанавливая перпендикуляр до пересечения с горизонтальной осью, находимQ_ПР. Аналогично определяются_ПОЛ и [N_i/_ВС]_ПР. ЗначениеQ_ПР должно удовлетворять условию Q_ПР Q_{ПР min}, где Q_{ПР min}– приведенная объемная производитель­ность на границе зоны помпажа (расход, соответствующий левой границе характеристик ЦН).

5. Определяется внутренняя мощность, потребляемая ЦН

. (2.110)

6. Определяется мощность на муфте привода

, (2.111)

где N_МЕХ– потери мощности (определяются по паспортным данным ГПА).