Расчет режима работы КС

Для расчетов режимов работы КС применяются характеристики ЦН, представляющие зависимость степени повышения давления ε, политропического коэффициента полезного действия η_ПОЛ и приведенной относительной внутренней мощности

, (43)

от приведенной объемной производительности

, (44)

при различных значениях приведенных относительных оборотов

, (45)

где ρ_ВС, Z_ВС, Т_ВС, Q_ВС – соответственно плотность газа, коэффициент сжимаемости, температура газа и объемная производительность ЦН, приведенные к условиям всасывания;

R – газовая постоянная, вычисленная по формуле (11);

Z_ПР, R_ПР, Т_ПР – условия приведения, для которых построены характерис­- тики ЦН;

N_i – внутренняя (индикаторная) мощность;

n, n_Н – соответственно рабочая частота вращения вала ЦН и номинальная частота вращения.

Основные параметры некоторых типов ЦН приведены в таблице 4.

Таблица 4

Основные параметры некоторых типов центробежных нагнетателей
при номинальном режиме работы

Тип ЦН	QН, млн м^3/сут	Давление (абс.), МПа	ε	Приведенные параметры	nН, мин.^–1
рВС	рНАГ	ZПР	RПР, Дж/(кг·К)	ТПР, К
Н-300-1,23*	19,0	3,63	5,49	1,23	0,910	490,5
370-18-1*	37,0	4,96	7,45	1,23	0,888	508,2
Н-16-56*	51,0	3,57	5,49	1,24	0,893	508,2
235-21-1	18,3	5,18	7,45	1,44	0,888	508,2
ГПА-Ц-6,3/76	11,4	5,14	7,45	1,45	0,900	508,2
ГПА-Ц-16/76	32,6	5,14	7,45	1,44	0,888	508,2
Н-16-76-1,44	31,0	5,18	7,45	1,44	0,898	508,2
650-21-2	53,0	4,97	7,45	1,45	0,900	501,4
650-22-2	47,0	4,97	7,45	1,45	0,900	501,4
CDR-224	17,2	4,93	7,45	1,51	0,900	490,5
RF2BB-30	21,8	4,93	7,45	1,51	0,900	490,5
RF2BB-36	38,0	4,93	7,45	1,51	0,890	510,1
PCL802/24	17,2	5,00	7,45	1,49	0,900	490,5
PCL1002/40	45,0	4,93	7,45	1,51	0,900	490,5

* – давления р_ВС и р_НАГ для работы нагнетателей по схеме двухступенчатого сжатия

Одним из универсальных видов характеристик ЦН является приведенная характеристика по методике ВНИИГАЗа (рис. 1).

Рис. 1. Приведенная характеристика центробежного нагнетателя
по методике ВНИГАЗа

Порядок определения рабочих параметров следующий:

1) по известному составу газа, температуре и давлению на входе в ЦН определяется коэффициент сжимаемости Z_ВС;

2) определяются плотность газа ρ_ВС и производительность нагнетателя при условиях всасывания Q_ВС:

, (46)

, (47)

где Q_КC = Q – производительность КС при стандартных условиях;

m_Н – число параллельно работающих ЦН, определяемое из соотношения

, (48)

где Q_Н – номинальная производительность ЦН при стандартных условиях,
млн м³/сут;

3) задаваясь несколькими (не менее трех) значениями оборотов ротора в диапазоне возможных частот вращения ГПА, по формулам (44) и (45) определяют Q_ПР и . Полученные точки наносятся на характеристику и соединяются линией (плавная кривая abc на рисунке 1);

4) определяется требуемая степень повышения давления

, (49)

где р_ВС, р_НАГ – соответственно номинальное давление на входе и выходе ЦН.

Проведя горизонтальную линию из значения ε, найдем точку пересечения А с кривой abc. Восстанавливая из полученной точки перпендикуляр до пересечения с горизонтальной осью, находим Q_ПР. Аналогично определяются η_ПОЛ
и . Значение Q_ПР должно удовлетворять условию Q_ПР ≥ Q_ПРmin, где Q_ПРmin – приведенная объемная производительность на границе зоны помпажа (расход, соответствующий левой границе характеристик ЦН);

5) определяется внутренняя мощность, потребляемая ЦН,

, (50)

где n – фактическая частота вращения ротора ЦН, определяемая из выражения (44):

; (51)

6) определяется мощность на муфте привода

, (52)

где N_МЕХ – механические потери мощности в редукторе и подшипниках ЦН при номинальной загрузке (принимаются равными 1 % от номинальной мощности привода);

7) вычисляется располагаемая мощность газотурбинной установки (ГТУ)

, (53)

где – номинальная мощность ГТУ, кВт;

– коэффициент технического состояния по мощности;

– коэффициент, учитывающий влияние системы противообледенения (при отключенной системе = 1);

– коэффициент, учитывающий влияние системы утилизации тепла (при ее отсутствии = 1);

– коэффициент, учитывающий влияние атмосферного воздуха на мощность ГТУ;

Т_ВОЗД, – соответственно фактическая и номинальная температуры воздуха, К;

р_а – расчетное давление наружного (атмосферного) воздуха, МПа.

Значения , , , , , принимаются по справочным данным ГТУ [7, табл. 5];

Таблица 5

Техническая характеристика некоторых типов ГПА
с газотурбинным приводом

Тип ГТУ	, кВт	, К			Частота вращения силового вала, мин.^–1
nmin	nmax
ГПА-Ц-6,3			0,95	1,3
ГТК-10			0,95	3,7
ГПУ-10			0,95	3,7
ГТН-10И			0,95	2,0
ГТК-16			0,95	3,2
ГТН-16			0,95	3,2
ГПА-Ц-16			0,95	2,8
ГТН-25			0,95	3,2
ГТН-25И			0,95	2,2

8) производится сравнение и . Должно выполняться условие
≤ . При невыполнении этого условия следует увеличить число m_Н и повторить расчет начиная с пункта 2;

9) определяется температура газа на выходе ЦН:

, (54)

где k – показатель адиабаты природного газа, k = 1,31.

Дата добавления: 2014-11-16