База книг в электронке для ЭНН УТЭК / 1petrov_s_v_birillo_i_n_ekspluatatsiya_i_remont_oborudovaniya

Для установки в цехе КС «Ухтинская» в зависимости от рабочего давления Р = 5,5 МПа выбираем газоперекачивающие агрегаты ГТК-10 имеющие следующие технические характеристики:

-тип центробежного нагнетателя 520-12-1 – неполнонапорный;

-к.п.д. привода в станционных условиях ηен = 29%;

-номинальная частота вращения силовой турбины nн = 4800 об/мин.;

-коммерческая производительность нагнетателя при 20°С и давлении

0,1013 МПа Qн = 29,3 млн ст.м3/сут.;

-степень сжатия нагнетателя ε = 1,23.

Количество рабочих ГПА в ступени цеха nст,

nст = Qкц . Qн

Примем производительность компрессорного цеха Qкц, млн ст.м3/сут., равным значению q, т. е. Qкц = 44,58 млн ст.м3/сут.,

nст = 4429,58,3 1,52 .

Примем 2 группы рабочих ГПА, а с учётом резервной группы ГПА получим, что в цехе установлены 3 группы ГПА или 6 агрегатов.

3.5.1 Расчёт первого ГПА в группе

Производительность нагнетателя Н-520-12-1 Qк, млн ст.м3/сут.,

Qк = Qnкц ,

где n – число рабочих групп ГПА, n = 2;

Qк = 442,58 22,29 млн ст.м3/сут.

Давление на выходе из пылеуловителей Рвс, МПа, Рвс = Рк – Р,

где Р – потери давления после пылеуловителей, МПа, Р = 0,08 МПа;

Рвс = 4,11 – 0,08 = 4,03 МПа.

Коэффициент сжимаемости газа на входе в нагнетатель Zвс,

Z 1 0,0241 Pпр

вс

где Рпр – приведённое давление, МПа,

Рпр Рвс

Ркр

Рпр 44,,5903 0,87 МПа,

101

τ – температурный коэффициент,

1 1 1,68 Тпр 0,78 Тпр2 0,0107 Т3пр ,

где Тпр – приведённая температура, К,

Тпр Твс

Ткр

где Твс – температура газа на всасе, К, Твс = 273,88 К;

Тпр 195275,21 1,41 К,

1 1 1,68 1,41 0,78 1,412 0,0107 1,413 0,21,

Zвс 1 0,0241 0,87 0,9 . 0,21

Газовая постоянная компримируемого газа R, Дж/кг · К, R = RВ ,

где Rв – газовая постоянная компримируемого газа, Дж/кг · К, Rв = 286,8 Дж/кг · К;– относительная плотность газа по воздуху, 0,592 ;

R = 0268,592,8 454 Дж/кг · К.

Газовая постоянная компримируемого газа R, кг · м/кг · К; R = 29,27 ,

R = 290,592,27 51,53 кг · м/кг · К.

Плотность газа в условиях входа его в нагнетатель γ вс, кг/м3,

Объёмная производительность нагнетателя при параметрах входа Qоб, м3/мин.,

Q 0,24 Qк Zвc Твс ,

об Рвс

Qоб 0,24 22,29 0,9 275 328,4 м3/мин. 4,03

Задаёмся частотой вращения ротора нагнетателя n = 4 200 об/мин. Приведённая объёмная производительность Qпр, м3/мин.,

102

Qпр Qоб nnн ,

Qпр = 328,4 48004200 = 375,02 м3/мин.

где Zпр – приведённый коэффициент сжимаемости, Zпр = 0,91; Rпр – приведённая газовая постоянная, кг · м/кг · К, Rпр = 490 Дж/кг · К; [Тн]пр – приведённая температура нагнетателя, К, [Тн]пр = 288 К;

По приведённой характеристике нагнетателя определяем степень сжатия газа ε, ε = 1,19, приведённую относительную внутреннюю мощность нагнетате-

тателя ηпол, ηпол = 0,82 [2].

Внутренняя мощность, потребляемая нагнетателем Ni, кВт,

103

помпажа,

где Qпрmin – минимальное значение приведённой объёмной производительности, взятое из приведённой характеристики, м3/мин., Qпрmin =250 м3/мин.;

1,52 >1,1.

Условие выполняется. Помпажа не возникает.

Условие располагаемой мощности,

Условие выполняется.

Следовательно ГПА работает в нормальном режиме. Условие нормальной работы ГПА,

N < Nер < 1,15 · Nне ,

где Nер – располагаемая мощность ГПА, кВт,

где Кн – коэффициент, учитывающий допуск и техническое состояние газотур-

бинной установки, Кн = 0,92; Коб – коэффициент, учитывающий влияние проти-

вообледенительной системы, Коб = 1; Ку – коэффициент, учитывающий влияние

системы утилизации, Ку = 0,99; Кt – коэффициент, учитывающий влияние тем-

пературы наружного воздуха, Кt = 3,7; Тз – расчётная температура, К,

Тз = Та + δТа,

где Та – среднегодовая температура окружающего воздуха, К, Та = 271,7 К;

δТа – поправка на изменчивость климатических параметров и местный подогрев наружного воздуха на входе в ГПА, К, δТа = 5 К;

Тз = 271,7 + 5 = 276,7 К,

104

где Тнз – номинальная температура воздуха на входе в газотурбинную установку, К, Тнз = 288,15 К; Рат – расчётное давление наружного воздуха, МПа, Рат = 0,0998 МПа;

6650 < 8071 < 11500.

Условие выполняется.

Давление нагнетания на выходе из машины Pвых1 , МПа,

Pвых1 Рвс ,

Pвых1 = 4,03 · 1,19 = 4,8 МПа.

Температура газа на выходе из нагнетателя Т1вых , К,

Т1вых Твс Твых ,

где Твых – повышение температуры при компримировании, К,

где qнтг – номинальный расход топливного газа, qнтг = 3,7 тыс. ст.м3/ч,

Коэффициент сжимаемости газа на входе в нагнетатель Zвс2,

1 1 1,68 1,48 0,78 1,482 0,0107 1,483 0,26

Zвс 1 0,0241 1,04 0,9. 0,26

Плотность газа в условиях входа его во второй нагнетатель вс2 , кг/м3,

Объёмная производительность второго ЦБН Qоб2, м3/мин.,

Q 0,24 Qк Zвc2 ТвхII ,

об2 Рвс2

Qоб2 0,24 22,29 0,9 289,07 291 м3/мин. 4,785

Задаёмся частотой вращения ротора нагнетателя n2 = 3800 об/мин.

Приведённая объёмная производительность Qпр2, м3/мин,

Qпр2 Qоб2 nн ,

n2

106

где Zпр – приведённый коэффициент сжимаемости, Zпр = 0,9; Rпр – приведённая газовая постоянная, кг · м/кг · К, Rпр = 490 Дж/кг · К; [Тн]пр – приведённая температура нагнетателя, К, [Тн]пр = 288 К;

По приведённой характеристике нагнетателя определяем степень сжатия газа ε2, ε2 = 1,15, приведённую относительную внутреннюю мощность нагнета-

помпажа,

107

где Qпрmin – минимальное значение приведённой объёмной производительности, взятое из приведённой характеристики, м3/мин., Qпрmin =250 м3/мин.;

1,52 >1,1.

Условие выполняется. Помпажа не возникает.

Условие располагаемой мощности, N2 < Nне ,

где Nне – номинальная мощность, кВт, Nне = 10000 кВт,

4580 < 10000.

Условие выполняется.

Следовательно ГПА работает в нормальном режиме. Условие нормальной работы ГПА,

где Кн – коэффициент, учитывающий допуск и техническое состояние газотурбинной установки, Кн = 0,92; Коб – коэффициент, учитывающий влияние противообледенительной системы, Коб = 1; Ку – коэффициент, учитывающий влияние системы утилизации, Ку =0,99; Кt – коэффициент, учитывающий влияние температуры наружного воздуха, Кt = 3,7; Тз – расчётная температура, К,

Тз = Та + δТа,

где Та – среднегодовая температура окружающего воздуха, К, Та = 271,7 К; δТа –

поправка на изменчивость климатических параметров и местный подогрев

наружного воздуха на входе в ГПА, К, δТа = 5 К;

Тз = 271,7 + 5 = 276,7 К,

Тнз – номинальная температура воздуха на входе в газотурбинную установку, К, Тнз = 288,15 К; Рат – расчётное давление наружного воздуха, МПа,

Рат = 0,0998 МПа;

108

Пропускная способность одного пылеуловителя Qп, млн ст.м3/сут.,

Qп = qn ,

где q – количество газа перед ПУ, млн ст.м3/сут., n – количество пылеуловите-

лей, n = 6 [1]

Qп = 44,58 =7,43 млн ст.м3/сут.

6

Давление на входе в пылеуловители Рвспу, МПа,

Рвспу = Рк2 – δРвх,

где Рк2 – давление в конце линейного участка, МПа, Рк2 = 4,11 МПа; δРвх – потери давления на всасе, при одноступенчатой очистке и рабочем давлении Рк2 = 4,11 МПа, δРвх = 0,11 МПа;

Рвспу = 4,11 – 0,11 = 4,0 МПа.

Нагрузка на 6 пылеуловителях не выходит за границу минимальной производительности [1].

Нагрузка при отключении одного аппарата Qп, млн ст.м3/сут.,

Qп = 44,58 = 9 млн ст.м3/сут.

5

Нагрузка на оставшихся 5 пылеуловителях не выходит за границу максимальной производительности [1].

3.5.4. Расчёт АВО газа КС Ухтинская

Компрессорную станцию оснастим аппаратами воздушного охлаждения (АВО) зигзагообразного типа с двумя вентиляторами 2АВГ-75.

Параметры аппарата воздушного охлаждения:

-поверхность теплообмена Fаво, м2, Fаво = 9930 м2;

-коэффициент оребрения φ, φ = 20;

-расчётное давление р, МПа, р = 5,5 МПа;

-количество теплообменных секций nс, nс = 3;

-число рядов np, np = 6;

-число ходов nх, nх = 1;

-диаметр колеса вентилятора Dв, м, Dв = 5 м;

-электродвигатель (2 шт.), мощностью N, кВт, N = 37 кВт;

-объёмный расход воздуха 1 вентилятора, υ, м3/с, υ = 125 м3/с. Количество АВО газа n,

где Qпр – количество тепла, отдаваемое охлаждаемым газом, кВт,

110