- •Глава 5 показатели надежности, диагностика и снижение энергозатрат газоперекачивающих агрегатов
- •5.1. Показатели надежности газоперекачивающих агрегатов
- •Наработка на отказ у ряда гпа с газотурбинным приводом
- •5.2. Техническая диагностика газоперекачивающих агрегатов
- •Характеристики измерительных приборов для оценки состояния гпа
- •5.3. Определение технического состояния центробежных нагнетателей
- •5.3.1. Определение фактического политропического кпд нагнетателя
- •5.3.2. Определение паспортного (исходного) кпд нагнетателя
- •5.4. Определение технического состояния гпа с газотурбинным приводом
- •5.5. Диагностирование гпа в процессе работы и при выполнении ремонта
- •Классы чистоты турбинного масла в зависимости от его загрязнения
- •5.6. Причины увеличения энергетических затрат на транспорт газа и пути их снижения
- •5.7. Турбодетандер
- •5.8. Применение сменных (регулируемых) входных направляющих аппаратов для изменения характеристик цбн
- •Глава 6 автоматизация компрессорных станций
- •6.1. Система автоматического управления гпа
- •6.2. Датчики
- •6.3. Приборы
- •6.4. Вибрационный контроль гпа
- •6. 5. Измерение расхода газа
- •6.6. Системы безопасности компрессорных цехов
- •6.6.1. Системы управления охранными и общестанционными кранами. Ключи каос
- •6.6.2. Системы автоматики пожаротушения
- •Системы пожарообнаружения
- •6.6.3. Система контроля загазованности
- •6.7. Телемеханика
- •6.8. Мнемощит
- •6.9. Автоматизированное рабочее место диспетчера компрессорной станции (армд кс)
- •Глава 7 монтаж основного и вспомогательного оборудования на кс
- •7.1. Подготовка гпа к монтажу
- •7.2. Приемка фундамента под монтаж
- •Допускаемые отклонения фактических размеров от проектных на объектах фундамента
- •7.3. Монтаж блока нагнетателя и турбины на фундамент
- •7.4. Обвязка гпа технологическими трубопроводами
- •7.5. Монтаж вспомогательного оборудования гпа
- •7.6. Гидравлические испытания технологических коммуникаций компрессорной станции
- •7.7. Реконструкция, техперевооружение, модернизация действующих компрессорных станций
- •7.8. Пусконаладочные работы на компрессорной станции
- •Глава 8 техническое обслуживание и ремонт газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом
- •8.1. Основные положения и виды технического обслуживания гпа
- •Перечень работ при проведении среднего и капитального ремонтов гпа
- •8.2. Планирование и подготовка агрегата к ремонту
- •8.3. Ремонтная документация
- •Перечень и порядок составления технической документации при ремонте гпа
- •8.4. Вывод газоперекачивающего агрегата в ремонт
- •8.5. Виды дефектов и неразрушающий контроль гпа
- •8.6. Организация ремонта лопаточного аппарата осевого компрессора
- •8.7. Балансировка и балансировочные станки
- •8.8. Закрытие агрегата после ремонта и его опробование
- •Глава 9 охрана окружающей среды
- •9.1. Общие положения
- •9.2. Выбросы вредных веществ в атмосферу
- •Расход газа по составляющим операции пуска-останова гпа
- •Основные причины аварий на магистральных газопроводах
- •Выбросы в составе выхлопных газов
- •Величина номинальных выбросов вредных веществ для различных типов гпа
- •9.3. Сбросы загрязняющих веществ в водоемы
- •Основные показатели химического состава вод хозяйственно-питьевого и производственного назначения
- •Данные о сбросе сточных вод некоторыми отраслями промышленности России
- •9.4. Токсичные отходы
- •9.5. Охрана почв
- •9.6. Охрана недр
- •9.7. Шум и другие виды воздействия
- •9.8. Решение проблем экологии
- •Капитальные вложения рао "Газпром" в природоохранные мероприятия по годам (млрд. Руб.)
- •Глава 10 техника безопасности при работе на компрессорной станции
- •10.1. Общие требования по технике безопасности при обслуживании компрессорных станций
- •10.2. Техника безопасности при эксплуатации гпа и оборудования компрессорного цеха
- •10.3. Техника безопасности при ремонтах газоперекачивающих агрегатов
- •10.4. Огневые и газоопасные работы. Их проведение в условиях компрессорной станции
- •10.5. Требования к проведению работ в галерее нагнетателей со вскрытием нагнетателя
- •10.6. Обеспечение пожаробезопасности компрессорных станций
- •Категории взрыва и пожароопасности основных зданий и помещений кс
- •Список использованной литературы
- •Глава 6 автоматизация компрессорных станций
- •Глава 7 монтаж основного и вспомогательного оборудования на кс
- •Глава 8 техническое обслуживание и ремонт газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом
- •Глава 9 охрана окружающей среды
- •Глава 10 техника безопасности при работе на компрессорной станции
5.4. Определение технического состояния гпа с газотурбинным приводом
К основным характеристикам газотурбинного агрегата следует отнести прежде всего такие показатели, как относительный эффективный КПД ГТУ, ; относительное значение приведенной теплоты сгорания топлива
;
зависимость относительной приведенной температуры газов перед турбиной высокого давления от приведенной относительной эффективной мощности агрегата
;
где - расход топлива ГТУ; - низшая теплота сгорания топливного газа; - температура газов перед турбиной высокого давления; - температура воздуха на входе в осевой компрессор; - 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
; (5.33)
приведенный относительный массовый расход топливного газа
; (5.34)
приведенная относительная мощность ГПА
; (5.35)
относительная приведенная частота вращения ротора ТВД
; (5.36)
приведенный относительный расход воздуха через ОК
(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
при = const. (5.38)
Представленные выше характеристики можно использовать как для определения паспортного значения эффективной мощности, так и эффективного КПД агрегата.
Действительная эффективная мощность ГТУ часто определяется по мощности, потребляемой нагнетателем. Индикаторная мощность нагнетателя
, (5.39)
где - массовый расход газа через нагнетатель, кг/с; - теплоперепад на нагнетателе, кДж /кг.
Эффективная мощность ГТУ
, кВт, (5.40)
где - механические потери в подшипниках нагнетателя.
Теплоперепад по нагнетателю может быть подсчитан по уравнению (5.18) или с использованием следующего соотношения:
. (5.41)
Эффективный КПД ГТУ
. (5.42)
Пример 5.2. Для агрегата типа ГТК-10-4 с нагнетателем 370-18-1 определить техническое состояние ЦБН и ГТУ, мощность агрегата, расход топливного газа, эффективный КПД. Режим работы агрегата характеризуется следующими исходными данными: давление газа на входе в нагнетатель = 5,3 МПа, давление на выходе = 6,3 МПа, температура на входе в нагнетатель = 19,9 °С, температура на выходе = 35,7 °С, частота вращения вала = 4730 об/мин. Температура газов на входе в ТВД = 770 °С, температура воздуха на входе в осевой компрессор = 10 °С, давление воздуха на входе в осевой компрессор = 0,1 МПа. Низшая теплота сгорания топливного газа = 33500 кДж/нм . Содержание метана в природном газе = 0,97.
Решение.
1. С учетом соотношений (5.12) и (5.15) определяются значения потенциальных функций по нагнетателю:
= (0,017 · 5,3 + 0,555) · 19,9 - 2,73 · 5,3 + 139,4 = 137,7 кДж/кг · МПа;
= (0,017 · 6,3 + 0,555) · 35,7 - 2,73 · 6,3 + 139,4 = 145,84 кДж/кг · МПа;
= 137,77 · (1,49 - 0,49 - 0,97) = 139,79 кДж/кг · МПа;
=145,84 · (1,49 - 0,49 · 0,97) = 148,0 кДж/кг · МПа;
= 143,9 кДж/кг · МПа.
2. По уравнению (5.17) определяется потенциальная работа сжатия по нагнетателю:
143,9 · In 6,3 / 5,3 = 143,9 · 0,173 = 24,87 кДж / кг.
3. Средние значения температуры и давления газа:
/ 2 = (19,9 + 35,7) / 2 = 27,8 °С;
2 = (5,3 + 6,3) / 2 = 5,8 МПа.
4. Средняя изобарная теплоемкость газа определяется по уравнению (5.14):
= (0,37+0,63·0,97)·[(0,003-0,0009·5,3)·27,8+0,11·5,3+2,08] = 2,56 кДж/кг·К.
5. Среднее значение комплекса определяется по уравнению (5.13)
= (1,37 - 0,37·0,97)·[(0,00012·35,7 - 0135·35,7 +
+ 0,31)·5,8-0,0463·35,7+11,19] = 9,4 кДж/кг · МПа.
6. Разность энтальпии газа по нагнетателю определяется с использованием соотношения (5.18):
= (2,56 · 15,8) - 9,4 = 31,05 кДж/кг.
7. Политропный КПД нагнетателя
= 24,87 / 31,05 = 0,8.
Ввиду отсутствия замеров производительности нагнетателя паспортное значение следует определять по газодинамическим характеристикам нагнетателя, для чего определяем степень сжатия и приведенную относительную частоту вращения:
= 6,3 / 5,3 = 1,189;
Для = 1,189 и = 0,964 определяем:
= 0,84, = 508 м /мин.
Следовательно, коэффициент технического состояния нагнетателя
При решении поставленной задачи по второму способу теплоперепад на нагнетателе определяется с использованием соотношения (5.41):
;
,
где
;
;
;
;
;
;
.
Следовательно, теплоперепад по нагнетателю
кДж/кг.
Плотность газа на входе в нагнетатель
кг/м .
Расход газа через нагнетатель
кг/с.
Мощность, потребляемая нагнетателем,
кВт.
Эффективная мощность ГТУ:
; = 100 кВт; = 10147 кВт.
Относительная приведенная температура газа перед ТВД
.
Приведенная относительная мощность
Эффективная мощность ГТУ (паспортная)
кВт.
Коэффициент технического состояния ГТУ по мощности
Теплота сгорания топлива с учетом ухудшения технического состояния ГТУ
Следовательно, расход топливного газа по ГТУ
м /ч.
КПД ГТУ: