Совместная работа газопровода и компрессорной станции
Режим работы трубопровода и компрессорной станции (КС) связаны между собой: расход в трубопроводе равен подаче КС, давление нагнетателя соответствует давлению в начале перегона между станциями, а давление на входе в следующую КС равно давлению в конце перегона. Любые изменения режима работы КС приводят к изменению режима работы трубопровода и наоборот. Поэтому нельзя определить пропускную способность газопровода при помощи одной только формулы расхода. Пропускную способность газопровода также нельзя найти, пользуясь только характеристиками нагнетателей или только аналитическими выражениями этих характеристик. Газопровод и КС следует рассматривать как единое целое, и в технологическом расчете газопровода режимы работы газопровода и КС должны быть согласованы. Это согласование может быть осуществлено совместным решением уравнений характеристик КС и характеристики газопровода между станциями. Уравнение характеристики КС выразим в аналитическом виде: где: a, b – опытные коэффициенты, зависящие от состава газа, Уравнение характеристики газопровода выразим: Рассмотрим простейший газопровод с одной промежуточной КС рисунок 1.
Требуется рассчитать режим работы газопровода, как единой газодинамической системы, а именно определить пропускную способность газопровода и давление на входе и выходе нагнетателя природного газа при известных давлениях в начале и конце газопровода:
При этом сделаем допущение, что коэффициент с не изменяется для участков газопровода. Для его определения в первом приближении необходимо задаться Тср, zср и λср. После определения Q, РК1 и РН1, а так же в процессе теплового расчета газопровода их значения должны быть уточнены. Решая систему из трех уравнений (1): получим
находим производительность: При неработающей КС данное уравнение превращается в известное уравнение расхода участка газопровода: Для газопровода 4 –компрессорными станциями имеем, начальным условием давления на входе в нагнетатель 1 запишем систему уравнений для всего газопровода. Рисунок 1. Газопровод четырьмя КС
тогда для Х компрессорной станции: Обозначив Для первой компрессорной станции известно давления на входе в нагнетатель 1 РВ1 и неизвестно давление на нагнетании РН1, которое определяется: Для второй компрессорной станции неизвестно давления на входе в нагнетатель 2 РВ2 и неизвестно давление на выходе из нагнетателя РН2, которые определяются:
Для третьей компрессорной станции неизвестно давления на входе в нагнетатель 3 РВ3 и неизвестно давление на выходе из нагнетателя РН3, которые определяются: Для четвертой компрессорной станции неизвестно давления на входе в нагнетатель 4 РВ4 и неизвестно давление на выходе из нагнетателя РН4, которые определяются:
Видя полученную закономерность для КС номер которой равен х, давления на входе РВх в нагнетатель х и давление на выходе из нагнетателя РНх, определяются:
Для конечной точки газопровода c n – компрессорными станциями:
Тогда расход в системе КС-газопровод: Если компрессорные станции однотипные и участки газопроводов между ними одинаковые (за исключением последнего, длина которого зависит от давления РК) т.е. если Полученный в знаменателе степенной ряд преобразуется и формула (4) станет проще: Из полученных уравнений видно, что пропускная способность газопровода в первую очередь зависит от давления в начальной точке газопровода, даже незначительное снижение этого давления приводит к ощутимому снижению пропускной способности к тому, что α» 1. Давление в конечной точке газопровода, напротив, оказывает незначительное влияние на его пропускную способность и может изменяться в большом диапазоне. Влияние его на производительность тем меньше, чем больше число станций n, влияние начального давления на пропускную способность газопровода с увеличение n, наоборот возрастает. Если в начальной точке газопровода считать не всасывающий а нагнетательный коллектор головной станции, где давление равно РН, то из системы (3а) нужно будет исключить первое уравнение. Первой компрессорной станции давления на нагнетании РН1 является начальным. Для второй компрессорной станции давления на входе в нагнетатель РВ2 и давление на выходе из нагнетателя РН2, которые определяются:
Для третьей компрессорной станции:
Для конечной точки газопровода: Тогда расход в системе КС-газопровод: Из (5), (6) следует, что на пропускную способность газопровода влияет расположение компрессорных станций: чем меньше расстояние между ними, тем меньше
давление на выходе из КС для произвольно взятой х компрессорной станции:
Отсюда следует, что давление всасывания и нагнетания даже при однотипных КС и при перегонах одной и той же протяженности практически не бывают одинаковыми на всех станциях. Одинаковыми эти давления будут при расходе, который получается из уравнений 3а.
Из последней пары уравнений (3a) определяется конечное давление в газопроводе, при котором будет обеспечена заданная производительность. с учетом условий (4а) получим конечное давление для 4-х компрессорных станций: Для х компрессорных станций конечное давление будет:
Изменение давления РК вызывают изменения давлений на входе и выходе КС. Рассмотрим, как это происходит. Пусть давление РК повысилось на ∆РК. Если бы расход оставался неизменным, то для участка газопровода между последней КС и конечным пунктом газопровода Если раскрыть скобки: Так как давление РК ниже начального, то отсюда следует, что На компрессорной станции повышения давления всасывания (∆ РВ1) по сравнению с повышение давления нагнетания (∆РН1) определяется из сопоставления отношений давления (степенeй сжатия). При неизменном расходе отсюда следует:
и тогда Однако в действующем газопроводе изменение давления РК связаны с изменением отбора газа в конечном пункте газопровода: увеличение РК происходит при уменьшении отбора. Если это учесть, то неравенства (8) и (9) усилятся. Таким образом, на участке последняя КС – конечный пункт газопровода Такой же вывод следует для остальных станций и участков газопровода между ними. Но заметными изменения РН и РН1 при изменении РК бывают лишь на последних двух трех станциях. На последней КС ∆ РН и ∆РН1 – самые большие, на предпоследней они значительно меньше, а на остальных КС давления РН1 и РВ1 практически не изменяются. Теперь рассмотрим, как будет изменяться давление на входе и выходе КС при изменении РН в начальной точке газопровода. Пусть давление РВ1 возросло на величину ∆ РВ1. Считая с начала, что расход не изменяется, получим как и прежде при сравнении степеней сжатия,
что Для второй станции окажется, что Увеличение расхода приведет к уменьшению степени сжатия, и соответственно к снижению ∆ РН. В результате неравенство Для сравнения заметим, что при увеличении отбора газа давления РН и РК уменьшаться и линии падения давления на участках газопровода между станциями снизятся.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|