ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОМПРЕССОРНЫХ СТАНЦИЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ
.pdf
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Рис. 5.1. Схема измерений при теплотехнических испытаниях ГПА
Опыт использования метода параметрической диагностики для оценки технического состояния эксплуатируемых ГПА показал, что для ее эффективного применения необходимо решить две принципиальные задачи:
-обеспечить необходимый объем и требуемую точность измерений параметров ГПА;
-разработать методическое и программное обеспечение для автоматизированных расчетов по определению технического состояния ГПА с использованием ПЭВМ.
Большинство эксплуатируемых ГПА имеют объем штатных измеряемых параметров, используемых для контроля и управления агрегата, достаточный для проведения его диагностических исследований. Однако общая точность применяемой штатной измерительной аппаратуры не удовлетворяет современным требованиям оценки технического состояния ГПА. На практике необходимо использовать лабораторные образцовые приборы. Характеристики некоторых из них представлены в табл. 5.2.
Следует заметить, что препарирование агрегата с использованием указанных измерительных приборов влечет за собой большой объем подготовительных работ, соизмеримый с объемом проведения непосредственно экспериментальных исследований.
Что касается методического и программного обеспечения, то в настоящее время эта задача практически решена для всех типов ГПА, находящихся в эксплуатации. Использование метода параметрической диагностики для оценки технического состояния ГПА позволяет решить следующие задачи:
- оценить качество ремонта ГПА путем определения показателей его технического состояния до и непосредственно после вывода агрегата из ремонта;
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
-обосновать сроки проведения очередного ремонта ГПА;
-оперативно определить узел ГПА (ГТУ или ЦБН), явившийся причиной ухудшения технологических и топливо-энергетических показателей агрегата;
-определить фактические теплотехнические и газодинамические характеристики модернизированных ГПА (замена СПЧ нагнетателя, элементов проточной части ГТУ, установка - замена регенератора, совершенствование камеры сгорания и т.д.).
Таблица 5.2
Характеристики измерительных приборов для оценки состояния ГПА
Измеряемый параметр |
Прибор, |
Класс точности |
|
предел измерения |
(погрешность |
|
|
измерения) |
|
|
|
Температура наружного воздуха, воздуха на выходе |
Термометр лабораторный |
± 0,1 + 0,2 С |
ОК, газа на входе и выходе нагнетателя, газа перед |
типа ТЛ-4, ГОСТ 215-73 |
|
диафрагмой замерного узла технологического газа |
|
|
|
|
|
Давление газа на входе нагнетателя, перед |
Манометр, образцовый |
кл. 0,4 |
диафрагмой замерного узла |
0.....60 кгс/см |
|
|
|
|
Давление газа на выходе нагнетателя |
Манометр, образцовый |
кл. 0,4 |
|
0.....100 кгс/см |
|
|
|
|
Давление воздуха за ОК |
Манометр, образцовый |
кл. 0,4 |
|
0.....16 кгс/см |
|
|
|
|
Давление газа на выходе нагнетателя |
Манометр, образцовый |
кл. 0,4 |
|
0+..16 кгс/см |
|
|
|
|
Частота вращения роторов ГТУ |
Частотомер |
кл. 0,4 ± 10 с |
|
|
|
5.3. Определение технического состояния центробежных нагнетателей
Паспортные характеристики нагнетателей представляют
зависимости приведенной внутренней мощности |
(N |
i |
/ |
н |
) |
пр |
|
|
|
степени сжатия от приведенной объемной подачи газа Qпр .
собой, как отмечалось , политропического КПД
|
выше, |
|
|
пол |
и |
|
|
|
Практика эксплуатации нагнетателей показывает, что в эксплуатационных
сдвиг главным образом характеристик |
|
пол |
f (Q |
) и |
|
f [(Q |
|
|
пр |
|
|
пр |
условиях происходит
,(n / n )] |
. Особенно |
0 |
заметный сдвиг имеет характеристика пол f (Qпр ) , которую и следует выбирать за основную
при оценке технического состояния нагнетателя. Практически отсутствует сдвиг характеристики
(Ni / н )пр f (Qпр ) .
В расчетной практике по определению показателей нагнетателя во многих случаях удобно использование и ряда других характеристик, получаемых на основе паспортных данных [5]. К таким характеристикам следует отнести:
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
1. Приведенную разность энтальпии газа
h |
(N |
|
/ |
|
) |
|
/ Q |
|
h(n |
/ n)2 |
f (Q |
) |
i |
н |
пр |
0 |
|
||||||||
пр |
|
|
|
пр |
|
60 |
пр |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2. Приведенную удельную потенциальную работу сжатия газа
, кВт/(кг/мин); (5.7)
|
(n / n)2 |
|
· h |
f (Q ) , |
||||
пр |
1,2 0 |
|
пол пр |
|
|
|
пр |
|
3. Разность температуры газа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t f [(n / n |
|
) |
пр |
,Q |
)] |
|
|
|
|
0 |
|
пр |
|
||
кдж/кг; |
(5.8) |
,
|
|
n |
|
|
|
n |
|
|
(zR)пр |
|
|
|||
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
||
|
n |
|
|
|
n |
|
|
|
zR |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|||||
|
0 |
пр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Учитывая относительную стабильность |
характеристики |
(N |
i |
|||||||||||
|
||||||||||||||
утверждать, что коэффициенты сдвига характеристик |
(N |
i |
/ |
н |
), h |
|
||||||||
|
|
|
|
пр |
|
|||||||||
(5.9)
/ |
н |
) |
пр |
|
f (Q |
) |
, можно |
|
|
|
пр |
|
|||
и t |
практически одинаковы |
||||||
между собой и численно равны единице [12], т.е. характеризуют отсутствие сдвига. Коэффициенты
сдвига характеристик
пр
и |
|
|
пол |
практически также равны между собой, но численно меньше
единицы.
Основными причинами ухудшения технического состояния нагнетателя (уменьшение КПД и увеличение потребляемой мощности) являются следующие:
-эрозионный износ рабочих колес (70%);
-увеличение зазоров в уплотнениях покрывающего диска (20%);
-эрозионный износ лопаточных диффузоров и загрязнение проточной части (10%).
При уменьшении политропического КПД нагнетателя обеспечение постоянства выходных параметров (напора и расхода ) сопровождается пропорциональным увеличением потребляемой
мощности. Как показывает практика, снижение пол в процессе эксплуатации может достигать 10%
по абсолютной величине, что вызывает необходимость вести постоянный контроль за состоянием нагнетателя, особенно после проведения капитального ремонта. Для определения коэффициента технического состояния нагнетателя необходимо, как показано выше, фактический КПД соотнести с
паспортным (или |
исходным) при одинаковом расходе газа ( |
Q |
||||||
пр = idem), хотя более правильно |
||||||||
определять |
этот |
коэффициент, |
как отношение оптимумов |
КПД на фактической и паспортной |
||||
(исходной) |
характеристике |
|
пол |
f (Q |
) |
. Однако на практике это трудно выполнимо, поскольку |
||
|
пр |
|
||||||
для этого необходимо определить экспериментальные характеристики нагнетателя в условиях КС.
5.3.1. Определение фактического политропического КПД нагнетателя
Фактический КПД нагнетателя может быть определен, в частности, следующими методами:
- с использованием термодинамических свойств природного газа и параметров газа по нагнетателю ( P,t ) [12];
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
- с использованием показателя изоэнтропы газа по методике ВНИИГАЗ.
Для расчета КПД по первому способу необходимо знать химический состав природного газа. На практике целесообразно использовать упрощенные эмпирические соотношения, предложенные в работе [12], для определения основных термодинамических величин природного газа по метану:
(C |
p |
D ) |
СН |
|
h |
||
|
|
|
4 |
+ 11,19, кД ж/кг
=( 0,00012
·МПа;
t |
2 |
|
- 0,0135
t
+ 0,31)
P
- 0,0463 t |
+ |
(5.10)
(Cp )СН4
(Pv)СН 4
=(0,003 - 0,0009 P ) t
=(0,017 P + 0,555) t
+0,11 P + 2,08, кДж/кг·К;
-2,73 P + 139,4, кДж/кг.
(5.11)
(5.12)
По данным [12] эти же параметры для полного состава газа (содержание метана 94-100 %) могут быть определены соотношениями:
|
|
|
|
C |
p |
D |
|
(C |
p |
D ) |
СН |
|
· (1,37 - 0,37 r |
|
); |
|
(5.13) |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
СН |
4 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
C |
p |
|
(C |
p |
) |
СН |
|
· (0,37 + 0,63 r |
|
|
); |
|
|
|
(5.14) |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
СН 4 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
Pv (Pv) |
СН |
|
|
· (1,49 - 0,49 r |
|
|
), |
|
|
|
|
(5.15) |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
СН |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
r |
|
- мольное содержание метана в долях единицы. |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
СН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пол |
|
|
|
|
|
|
/ h |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5.16) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
(Pv) |
ср |
ln |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5.17) |
|||||||||||||
|
|
|
|
1,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
где |
(Pv) |
ср |
- среднее значение потенциальной функции |
Pv |
при условиях входа и выхода; |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
степень сжатия |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
h C |
pm |
t (C |
p |
D |
) |
ср |
P |
; |
|
|
|
|
|
|
(5.18) |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C pm |
|
= (0,37+0,63 r |
|
) [(0,003-0,0009 P ) tср + |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СН 4 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
+ 0,11 P |
+ 2,08], кДж/кг · К; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5.19) |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(C |
D ) |
m |
|
= (1,37 - 0,37 r |
|
) [(0,00012 t 2 |
- 0,0135 t |
2 |
+ |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
p h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СН 4 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
+ 0,31) · Pm - 0,463 t2 + 11,19], кДж/кг · МПа; |
|
(5.20) |
||||||||||||||||||||||||||||||
-
tm (t1 t2 ) / 2 , °С;
P |
(P P ) / 2 |
, МПа; |
m |
1 2 |
|
t t2 t1 , °С; |
(5.21) |
|
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
P P2
P 1
, МПа.
Для определения фактического КПД по второму методу необходимо знать параметры газа на входе и выходе нагнетателя (Р, t), а также состав газа.
Задача |
определения пол |
сводится |
к использованию |
уравнения, широко применяемого при |
||||||||
построении характеристик нагнетателя |
|
|
|
|
||||||||
|
|
пол |
nт |
|
|
k 1 |
; |
(5.22) |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
nт |
1 |
k |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
где n |
т |
- показатель политропического (внешнеадиабатного) процесса сжатия; |
k |
- показатель |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
адиабаты. При проведении ориентировочных инженерных расчетов его можно принимать k = 1,30
|
n |
|
|
|
т |
n |
т |
1 |
|
|
|
|
|
k |
k 1 |
||
|
g |
, |
||
|
T |
|
||
|
g |
|
|
|
|
2 |
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
k0 |
|
C p |
|
|
|
|
1 |
|
||
|
z |
k |
0 |
|
R |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
z |
x |
1 |
|
|
n |
|
|
|
|
|
т |
|
|
n |
|
1 |
|
|
т |
|
|||
|
|
;
(5.23)
(5.24)
где |
z |
- коэффициент сжимаемости газа, |
|
1 |
|
данным рис. 1.1, либо по соотношению
определяемый по параметрам газа на входе либо по
z1
0,41
13
0,061 |
|
|
|
|
|
|
|
0,04 |
|
|
3 |
|
|
|
2 |
|
,
(5.25)
|
k |
0 |
|
|
C |
p |
- показатель адиабаты газа в его идеальном состоянии; |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||
k |
|
1 |
R |
|
|
||||||||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
p |
- теплоемкость идеального газа; R - универсальная газовая постоянная 8314 Дж/(моль·К) |
|||||||||||||||
|
|||||||||||||||||
= 1,9858 ккал/моль·К; - мольная масса газа |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
k0 |
5,15 (5,65 0,017 tср ) |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
(5.26) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
k0 1 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
||||||||
поправка на теплоемкость при постоянном давлении
C p R
6 |
|
|
3 |
|
|
(0,41
0,02 )
;
(5.27)
вспомогательная функция
|
|
|
1,23 |
|
0,12 |
|
|
|
|
X |
|
0,061 |
|
; |
(5.28) |
||||
|
|
|
|||||||
|
z1 |
|
2 |
2 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|||||
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
|
|
|
P |
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
2 |
; |
|
|
1 |
; |
T |
|
= 162,8 · (0,613 + |
),К; |
(5.29) |
||||||
|
P |
|
T |
кр |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
кр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
P |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
; |
|
Pкр |
= (47,9 - |
)0,0981, МПа; |
|
(5.30) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
Pкр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
средняя температура газа в нагнетателе, °С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
t |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
m |
|
1 |
|
; |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- относительная масса газа по воздуху; |
P |
,t |
|
- соответственно, давление и температура газа на |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
входе нагнетателя; |
P |
, t |
2 |
- соответственно, давление и температура газа на выходе нагнетателя. |
|||||||||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
5.3.2. Определение паспортного (исходного) КПД нагнетателя
Паспортный политропный КПД нагнетателя, как показано выше, является функцией приведенного
расхода газа |
|
пол |
f (Q |
) |
. Сложность выявления паспортного значения КПД заключается в |
|
пр |
|
определении производительности нагнетателя, что связано:
-с отсутствием замерного узла расхода газа на нагнетателе;
-с отсутствием датчиков перепада давления газа на входном конфузоре нагнетателя и достоверного значения коэффициента расхода газа через него;
-с невозможностью точного измерения эффективной мощности газотурбинного привода.
Поэтому выбор метода определения паспортного значения КПД нагнетателя зависит от объема исходной информации, необходимой для расчета производительности нагнетателя.
При наличии замерного узла (погрешность определения производительности ±1-2%) задача сводится к определению приведенного расхода, используемого в качестве аргумента при
аппроксимации функции |
|
пол |
f (Q |
) |
полиномом вида |
|
пр |
|
|
пол |
C |
0 |
C Q |
C Q2 |
C Q3 |
C Q4 |
|
|
1 пр |
2 пр |
3 пр |
4 пр |
......C Qn n пр
.
(5.31)
Как показывает практика, зависимость
|
пол |
f (Q |
) |
|
пр |
|
необходимо аппроксимировать
полиномом не менее 4-го порядка, а значения постоянных коэффициентов |
C |
,C |
,.....C |
|
0 |
1 |
|
определятся с точностью до 3-го знака для обеспечения приемлемой точности расчета.
n
должны
При наличии датчика перепада давления газа на входном конфузоре производительность нагнетателя определяется как
Q A |
P 104 |
(5.32) |
|
|
вх |
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
|
где |
A - коэффициент расхода; |
|
|
вх |
- плотность газа на входе, кг/м |
|
|
|
|
|
3
P - перепад давления газа
. Погрешность этого метода
на входном конфузоре, кгс/см
5%.
2
;
При отсутствии прямого или косвенного измерения производительности следует использовать паспортную характеристику нагнетателя, при этом рабочая точка определяется приведенной
относительной частотой вращения |
n |
и степенью сжатия |
, однако точность определения |
пр |
производительности при этом очень низка (до 20%) из-за "расслоения" характеристики в эксплуатации.
f (Q |
) |
пр |
|
При использовании обоих методов расчета фактического КПД нагнетателя для получения достоверных результатов необходимо производить измерения давления газа на входе и выходе нагнетателя образцовыми манометрами класса точности не ниже 0,4 и температуры газа с точностью
0,1-0,2 °С.
Ввиду относительной стабильности характеристики
|
N |
|
|
||
|
|
|
i |
||
|
|
|
|
|
|
|
н |
пр |
|||
|
|||||
|
|
|
|
||
f
(Q |
) |
пр |
|
в
эксплуатации
коэффициент технического состояния нагнетателя по мощности единице.
K N
можно принимать равным
Пример 5.1. Определить техническое состояние нагнетателя типа 370-18-1, если режим его |
||||
работы характеризуется следующими данными: давление газа на входе в нагнетатель P = 6,03 МПа, |
||||
|
|
|
1 |
|
давление газа на выходе нагнетателя |
P = 7,4 МПа, температура газа на входе в нагнетатель t = |
|||
|
2 |
|
|
1 |
30,2 °С, температура газа за нагнетателем t |
2 |
= 49,1 °С, частота вращения силового вала n |
= 4950 |
|
|
|
|
|
|
об/мин. Содержание метана в газе r |
= 0,97. |
|
|
|
мет |
|
|
|
|
1. Решение по первому способу
1. С использованием уравнения (5.12) определяем значение потенциальной функции ( Pv ) для метана:
(Pv)1СН 4 = (0,017 · 6,03+0,555) · 30,2-2,73 · 6,03+139,4 = 142,795 кДж/кг · МПа;
(Pv) |
2СН |
= (0,017 · 7,4+0,555) · 49,1-2,73 · 7,4+139,4 = 152,625 кДж/кг · МПа. |
|
4 |
|
С использованием уравнения (5.15) определяем значение потенциальной функции ( Pv ) для газа
в целом: |
|
|
(Pv) = 142,795 · (1,49-0,49 · 0,97) =144,9кДж/кг · МПа; |
||
1 |
|
|
(Pv)2 = 152,625 · (1,49-0,49 · 0,97) = 154,86 кДж/кг · МПа; |
||
(Pv) |
m |
= (144,9+154,86) / 2 =149,88 кДж/кг · МПа. |
|
|
|
2. Потенциальная работа сжатия
1,2 = 149,88 · ln (7,4/6,03) = 149,88 · 0,204 = 30,575 кДж/кг.
3. Средние значения температуры и давления газа:
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
t |
m |
= (30,2+49,1)/2= 39,65 °С; |
|
|
|
||
P |
|
= (6,03+7,4) /2 = 6,715 МПа. |
|
m |
|
|
|
4. Средняя изобарная теплоемкость газа
C pm = (0,37 + 0,63 · 0,97) · [(0,003-0,0009 · 6,03) · 39,65 +
0,11 · 6,03 + 2,08] = 2,9, кДж/кг · К.
5. По уравнению (5.13) определяем среднее значение комплекса
(C |
p |
D ) |
m = (1,37-0,37 · 0,97)[(0,00012 · 49,1 |
2 |
|
||||
|
h |
|
0,31) · 6,715 - 0,0463 · 49,1 + 11,19] = 10,772
6. По уравнению (5.18) определяем разность энтальпий газа
h = 2,9 · 18,9 - 10,772 · 1,37 = 40,05
7. Политропный КПД нагнетателя
h |
= 30,575/40,05 = 0,763. |
пол |
|
II. Решение по второму способу
- 0,0135 · 49,1 +
кДж/кг · МПа.
кДж/кг.
1. По соотношению (5.23) определяем показатель политропического процесса сжатия
|
n |
т |
|
lg 7,4 / 6,06 |
|
lg1,227 |
|
0,08884 |
3,378. |
|
|
|
|
|
|||||
n |
|
1 |
lg 322,3/ 303,4 |
lg1,063 |
0,0263 |
||||
т |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. По соотношениям (5.29) и (5.30) определяем критические параметры газа (
Tкр =162,8 (0,613+0,56) = 190,96 К;
= 1,59;
Pкр = (47,9-0,56)0,0981 = 4,644 МПа;
= 60,3/4,644 = 1,3.
= 0,56):
3. По соотношению (5.25) определяем коэффициент сжимаемости газа по параметрам входа его в нагнетатель
|
|
0,41 |
|
0,061 |
|
|
0,04 |
|
2 |
|
||
z |
1 |
|
|
|
|
|
1,3 |
|
|
1,3 |
0,9. |
|
|
3 |
|
|
3 |
|
|||||||
1 |
|
1,59 |
|
1,59 |
|
|
1,59 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
4. По соотношению (5.27) определяем поправку на теплоемкость при постоянном давлении
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
C p |
|
6 1,3 |
|
R |
|
3 |
|
|
1,59 |
||
|
|
||
· (0,41 + 0,02 · 1,3) = 0,846.
5. По уравнению (5.26) определяем показатель изоэнтропы в идеальном газовом состоянии
k0 k0 1
6. Вспомогательная функция
5,15 (5,65 0,017 39,65) 0,56 |
4,377 . |
|
|
1,9858 |
|
|
|
|
X |
определяется по уравнению (5.28) |
|
X |
1,3 |
|
1,23 |
0,061 |
|
0,12 1,3 |
|
0,42. |
||
|
|
|
2 |
|
2 |
|
||||
|
1,59 0,9 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
1,59 |
|
|
|
1,59 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
7. По уравнению (5.24) определяем показатель изоэнтропы процесса сжатия
k |
|
1 |
|
k 1 |
0,9 |
||
|
8. Политропный КПД нагнетателя
· (4,377 + 0,846 - 0,9 · 0,42 · 3,378) = 4,31.
|
= 3,378/4,31 = 0,78. |
пол |
Ввиду отсутствия |
данных по замеру производительности нагнетателя для |
||||||
паспортного |
КПД |
используем |
альбомную |
характеристику |
|
пол |
|
|
|
||||||
Qпр f (nпр f (nпр , )
f
определения
(Q |
) |
и |
пр |
|
P2
/
P 1
= 7,4 / 6,03 = 1,227,
|
|
n |
|
z |
T |
R |
|
4950 |
0,888 288 51,8 |
|
n |
|
|
|
пр пр |
пр |
|
0,992. |
|||
|
|
|
|
|
|
|||||
пр |
|
n |
|
|
zRT |
|
4800 |
0,9025 303,4 52,27 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
По характеристике для |
n |
= 1,227 определяем |
пр = 0,992 и |
тогда коэффициенты технического состояния нагнетателя, методам расчета составят:
Q |
3 |
|
|
пол = 0,855, |
|
пр = 460 м /мин, |
||
соответственно по первому и второму
K I |
|
0,763 |
|
0,89 ; |
K II |
0,78 |
0,92. |
|
|
|
|||||
н |
0,855 |
|
|
н |
0,855 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
5.4. Определение технического состояния ГПА с газотурбинным приводом
К основным характеристикам газотурбинного агрегата следует отнести прежде всего такие
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
показатели, как относительный эффективный КПД приведенной теплоты сгорания топлива
(BQ |
) BQ |
нр |
/(BQ |
нр |
) |
пр |
|
|
|
ГТУ, |
|
|
0 |
|
T |
|
ао |
с
/
Tа
с |
/ |
с,о ; относительное значение |
|
P |
/ P |
ао |
а ; |
зависимость относительной приведенной температуры газов перед турбиной высокого давления
T |
T |
/ T |
T |
/ T |
z,пр |
z |
zo |
ао |
а |
от приведенной относительной эффективной мощности агрегата
Nс,пр Nс / Nсо 
Tао /Tа Pао / Pа ;
где |
B |
- расход топлива ГТУ; Qнр - низшая теплота сгорания топливного газа; |
Tz - температура |
газов перед турбиной высокого давления; Tа - температура воздуха на входе в осевой компрессор;
Pа - давление воздуха на входе в агрегат; индексом "о" отмечены параметры номинального режима работы.
Большинство ГТУ, эксплуатируемых на магистральных газопроводах, выполнены по двухвальной схеме с регенератором или без него и приводом нагнетателя от турбины низкого давления. Для такого типа ГТУ справедливы следующие обобщенные характеристики в зависимости от приведенной мощности, предложенные ВНИИГАЗ и представленные в относительной форме:
относительный эффективный КПД
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
епр |
|
|
е |
1- 0,75(1- N |
|
) |
||
|
|
|
|||
|
|
|
епр |
||
|
|
|
|
|
;
(5.33)
приведенный относительный массовый расход топливного газа
B |
1 0,75(1 N |
епр |
) |
; |
ТГпр |
|
|
(5.34)
приведенная относительная мощность ГПА
N |
епр |
1 4,2(1 T |
) T |
|
zпр |
zпр ; |
относительная приведенная частота вращения ротора ТВД
nТВД.пр Nепр0,21;
приведенный относительный расход воздуха через ОК
G |
|
N |
0,33 |
. |
|
В.пр |
епр |
||||
|
|
|
(5.35)
(5.36)
(5.37)
Следует отметить, что представленные зависимости справедливы для зоны оптимальных частот вращения силовой турбины, что, как правило, выполняется при согласовании параметров ГТУ и нагнетателя. При значительном отклонении частот вращения силовой турбины от оптимальных следует использовать скоростную характеристику ГТУ, т.е. зависимость