Расчет режима работы центробежных нагнетателей

На компрессорных станциях, оборудованных центробежными нагнетателями, может иметь место одно-, двух- и трехступенчатое сжатие. Расчет режима работы таких станций про­водится по отдельным ступеням сжатие. Результаты расчета справедливы для всех параллельно работающих нагнетателей, составляющих единую студень сжатия.

А. Расчет режима работы нагнетателей первой ступени сжатия

1. Определение параметров газа на входе нагнетателей первой ступени сжатия

где Т_в1 и Т_вх - температура газа на входе нагнетателей первой ступени и на входе КС; Р_в1 и Р_вх - давление га­за на входе нагнетателей и КС, МПа; ΔР_вх - потери давления во входных технологических коммуникациях КС, МПа.

2. Расчет характеристик газа при условиях на входе в нагнетатели

где R - газовая постоянная, транспортируемого газа, Дж/кг К; Δ - относительная плотность газа по воздуху; ρ_н и ρ_воз - плотность газа и воздуха при стандартных условиях (20°С и 760 мм рт.ст.), кг/м³; Р_в1 -давление на входе нагнетателя первой ступени сжатия, МПа; ρ_{в1 -} плотность газа при условиях всасывания, кг/м³; Z₁ - коэф­фициент сжимаемости газа при условиях всасывания.

3. Определение объемной производительности нагнетателя в м³/мин

где Q - производительность нагнетателя, м³/сут; Q_кс - производительность КС, м³/сут; К - количество парал­лельно работающих нагнетателей.

4. Определение допустимого интервала изменения числа оборотов ротора нагнетателя

а) из условия экономичности работы нагнетателя

б) из условия соблюдения правил технической эксплуатации газотурбинного привода нагнетателя

где n_н - номинальная частота вращения ротора нагнетателя, об/мин; Q_пр.min и Q_пр.max - минимальное и максимальное значения Q_пр, соответствующее зоне приведенной характеристи­ки с η_пол≥ 0,8; n_Tmin и n_Tmax - минимально и макси­мально допустимые значения частоты вращения вала силовой турбины; i - передаточное число редуктора, соединяющего вал силовой турбины (ТНД) с валом нагнета­теля.

Для нагнетателей с электроприводом, имеющим постоянную частоту вращения ротора, данный пункт расчета опускается.

5. Определение потребной частоты вращения ротора нагне­тателя.

Для обеспечения нагнетателю оптимальных условий работы частота вращения его ротора додана быть равной или близкой n_н. Значения n, отличающиеся от n_н. следует назна­чать лишь при невыполнении одного из условий (4.20) и (4.21) при n = n_н. Во всех случаях n должно находится в интервале, одновременно удовлетворяющему допустимым интерва­лам изменения n, определенным в п. 4.

Для электроприводных нагнетателей с постоянной частотой вращения ротора двигателя n = n_н.

6. Определение приведенной производительности нагнета­теля

7. Расчет приведенного числа оборотов ротора нагнета­теля

где Z_пр, R_пр, T_пр - параметры газа с приведенной характе­ристики; размерность R_пр – Дж/(кг К).

8. Проверка удаленности режима работы нагнетателя от границы помпажа.

Нагнетателю гарантируется безпомпажная работа при соблюдении неравенства

где - значение Q_пр из приведенной характеристики, соответствующее максимуму зависимости ε-Q_пр для рассматриваемого значения (п/п_н)_пр а при отсутствии максимума у зависимости ε-Q_пр -минимальному значению Q_пр из при­веденной характеристики.

9. Определение степени сжатия нагнетателе ε и относительной приведенной внутренней мощности нагнетателей (N_i/ρ_н)_пр по приведенной характеристике нагнетателя.

10. Расчет мощности, потребляемой нагнетателем

11. Определение потребной мощности для привода нагнетателя

где η_М - механический к.п.д. нагнетателя и редуктора (если имеется); для электроприводных ГПА должен приниматься равным 0,96, для газотурбинных - определяться по приложе­нию.

Рассчитываемый режим работы нагнетателей принимается окончательно при соблюдении условий (9.2) и (9.3). При не­выполнении данных условий следует задаться новым значением n с учетом п. 5 либо использовать другие методы регулирова­ния и расчет режима работы повторить.

При невыполнении условий (9.2) и (9.3) для электроприводных нагнетателей N следует уменьшить доступными при электро­приводе методами регулирования режима работы нагнетателя.

12. Расчет параметров газа на выхода нагнетателей пер­вой ступени сжатия

где P_н1 и T_н1 - давление и температура газа на выходе нагнетателей первой ступени сжатия, МПа и К соответственно.

В. Расчет режима работы нагнетателей второй ступени сжатия

1. Определение параметров газа на входе нагнетателей второй ступени сжатия

где P_в2 и T_в2 - соответственно давление и температура газа на входе нагнетателей второй ступени сжатия, МПа и К; ΔP₁ - потери давления в коммуникациях КС между первой и второй ступенями сжатия, МПа; ΔP₁ находится по приложению.

В дальнейшем расчет аналогичен расчету режима работы нагнетателей первой ступени сжатия. Также рассчитывается и третья ступень сжатия.

Расчет режима работы КС считается завершенным и принимается окончательно если выполняются условия (2) и (3) для всех ступеней сжатия и условия (5) для всей КС в целом

(9.5)

где P_нi и T_нi - соответственно давление и температура газа на выходе нагнетателей последней ступени сжатия, МПа и К; ΔP_н - потери давления в коммуникациях на выходе КС, МПа; P_н’ - номинальное давление на выходе КС или требуемое давление на выходе станции (при недогрузке газопро­вода), МПа; Т_доп - допустимая температура из условия сохранения прочности и устойчивости трубопровода и изоля­ции. ΔP_н следует принимать по нормативным данным

Условие задачи

Произвести расчет режима работы КС с одноступенчатым сжатием. Станция оснащена ГПА, тип и рабочее количество которых приведены в исходных данных.

Производительность КС составляет Q. Характеристика газа на входе КС: относительная плотность по воздуху - Δ, температура – Т₁, давление P₁. Характеристика атмосферного воздуха: давление - P_а, температура - Т_а.

Таблица 9.2

Исходные данные к задаче

Параметр	Вариант
тип ГПА	ГТК-5	ГТК-6	ГТК-104	ГПА-4-6,3	ГТК-104	ГТ-750-6	ГТ-6-750	Коберра	ГТН-25и	ГТН-25
Кол-во ГПА
Q, млн.м3/сут
Δ	0,56	0,60	0,58	0,62	0,59	0,57	0,61	0,65	0,56	0,60
Т1, К
P1, МПа	Номинальное значение для ГПА
Та, К
Pа, МПА	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1

Справочные данные для решения задачи смотри в приложениях.

⇐ Предыдущая10111213141516171819Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: