Расчет параметров КС и ГТУ

При расчете рабочих параметров КС с ГТУ определяют:

- приведенные значения заданных параметров; рабочие точки КС на приведенных характеристиках расчетного элемента (полнонапорный нагнетатель или группа последовательно включенных неполнонапорных нагнетателей, на рис 8.14. представлены различные схемы включения агрегатов);

Рис. 8.14 Схемы включения агрегатов

- приведенные значения искомых параметров по координатам рабочих точек КС на приведенных характеристиках; истинные значения искомых параметров.

Приведенные характеристики позволяют учитывать: отклонение параметров газа на входе нагнетателя (Z_ВС, R, и Т_ВС,) , от их приведенных значений (Z_ПР, R_ПР, и Т_{ВС, ПР}), указанных на характеристиках; отклонение фактической частоты вращения нагнетателя n от ее номинального значения n₀.

При расчете рабочих параметров для КС с газотурбинным приводом необходимо определять:

1. Газовую постоянную

, Дж/кг·К (8.21)

где Δ – относительная плотность газа по воздуху, определяется согласно (8.1);

R_в=288 – газовая постоянная воздуха.

2. Коэффициент сжимаемости природного газа Z при условии всасывания

3. Плотность газа при стандартных условиях (р=0,1033 МПа и Т=293 К)

(8.22)

, кг/м³

где – плотность воздуха при стандартных условиях.

4. Плотность газа при всасывании

,кг/м³ (8.23)

где Р_ВС и Т_ВС – абсолютные значения соответственно давления и температуры на всасе нагнетателя.

5. Производительность группы нагнетателей

, млн.м³/сутки (8.24)

где Q_КС – производительность КС, оборудованной однотипными ГПА; m – число параллельно работающих машин.

6. Объемную производительность нагнетателя первой степени при условии всасывания

, м³/мин (8.25)

7. Приведенную объемную производительность

, м³/мин (8.26)

где n_Н – номинальная частота вращения ротора нагнетателя;

n – фактическая частота вращения.

8. Приведенную частоту вращения.

(8.27)

где Z_ПР, R_ПР, T_ПР – параметры газа, принимаемые по характеристике нагнетателя.

9. Степень сжатия ε, принимаемую по характеристике нагнетателя в зависимости от Q_ВС.ПР и .

10. Приведенную относительную мощность [N_i/ρ_ВС]_ПР по найденным значениям Q_ВС.ПР и , принимаемым по характеристике нагнетателя.

11. Внутреннюю мощность, потребляемую нагнетателем,

, кВт (8.28)

12. Мощность на муфте привода .

кВт (8.29)

где N_МЕХ – механические потери.

13. Температуру газа на выходе нагнетателя.

, К (8.30)

где Т_ВС– температура газа на входе в нагнетатель;

к – показатель политропы природного газа, равный 1,30÷1,31;

ε – степень сжатия.

14. Давление газа на выходе нагнетателя.

, МПа (8.31)

Условие безпомпажной работы

,

где – минимальная производительность для данной приведенной относительной частоты вращения ротора, определяемая по характеристике нагнетателя.

15. Давление газа на выходе из компрессорной станции (на входе в линейную часть)

, МПа (8.32)

где - гидравлические потери давления газа в трубопроводах между компрессорным цехом и узлом подключения к линейной части магистрального газопровода, на входе и выходе КС; - потери давления в установке охлаждения газа, МПа.

При двухступенчатом сжатии или последовательной работе нагнетателей без промежуточного охлаждения степень сжатия определяется как

или - при наличии промежуточного охлаждения

где ε₁, ε₂ – степень сжатия первой и второй ступени.

При этом температура газа на входе во вторую ступень определяется уравнением

, (8.33)

где =0,77 – показатель адиабаты.

Из условия равенства работ L_АД1=L_АД2 при одинаковых режимах

Из этого уравнения определим ε₂

16. Давление газа в конце перегона определяется из уравнения

, (8.34)

, МПа (8.35)

где AL – расстояние между станциями, м; d – внутренний диаметр магистрального газопровода, м.

- c учетом местных сопротивлений; Q – объемная производительность, м³/с.

, МПа

- гидравлическая характеристика магистрального газопровода.

17. Определяем потери давления в сети

Располагаемую мощность N_e газотурбинной установки для привода центробежного нагнетателя определяется по формуле

(8.35)

где - номинальная мощность ГТУ;

К_Ne – коэффициент технологического состояния ГТУ;

К_t – коэффициент, учитывающий влияние температуры атмосферного воздуха;

t₃ – температура воздуха на входе ГТУ, ⁰С;

- номинальная температура воздуха на входе ГТУ, ⁰С;

р_а – абсолютное давление атмосферного воздуха в зависимости от высоты над уровнем моря H:

18. Температура воздуха на входе ГТУ.

T₃=t_a+δ_t+δ_n+δ_В.О, ⁰С (8.36)

где t_a – расчетная температура атмосферного воздуха, определяемая по климатическим справочникам;

δ_t – поправка на изменчивость климатических данных (для средней температуры месяца δ_t=2,5 ⁰С и сезона δ_t=1,5 ⁰С);

δ_n – поправка на местный подогрев на входе ГТУ, равная 2,5 ⁰С;

δ_В.О – поправка, учитываемая в летнее время при работе водяного охлаждения, равная 6-10 ⁰С.

Значение не должно превышать 1,2 при большем значении следует принимать =1,2▪ .