Газтурбиналы қондырғының және компрессорлық станцияның параметрлерін есептеу

Тапсырмалар:

1) Өнімділігі бойынша компрессорлық станцияның есептік параметрлерін анықтау.

2) Жетектің айналу жиілігін және қуатын анықтау.

1. КС-дагы газ айдағыштардың (ГТҚ) жұмыс тәртіптерін анықтау.

Қазіргі газқұбырларының жұмыс режімдері газды біркелкі емес берілісімен сипаттапды. Газқубырының өткізу қабілеттілігің теңселуін бір тәуліктің ішінде (газды күндіз және түнде пайдалану), бір аптаның аралығында (газды жұмыс және демалыс кундері пайдалану) және бір жылдық ішінде (газды қыста және жазда пайдалану) қарастыруға болады. КС арқылы айдайтьга газ мөлшерін жеке ОТА-ды қосумен немесе айырумен, сондай-ақ газтурбиналы қозғалтқыштың күштілі турбинасының айналу жиілігін өзгерту арқыны реттеуге болады. Бірақ, газқұбырының өткізушілік қабілеттілігін жеке КС-ды айыру арқылы ретгеу іс жұзінде тэжірибеленбейді, себебі газды сығынуға жұмсалатын энергия шығынының кебейуінен, осындай реттеу схемасында.

Газқұбырларының орта апталық өткізу қабілеттілігінің өзгеру сипаттамасы мына еңдеумен анықталады

(1)

мұнда ;

Q_орт - газқұбырының орташа апталық өткізу қабілеттілігі;

Q₁ - газқұбырының бір жын ішіндегі ай бойынша орташа апталық өткізу қабілеттілігі (млн. м/апта);

Т - бір жылдағы өзгеру кезеңі (Т=12 ай = 52 апта);

I - жылдың күнтізбелік басынан қарастырынғанның ең соңғы кезеңіне дейінгі апталык уақыт;

t_о - газқұбырының өнімділігінің максимум моментіне жеткен кездегі уақыт;

Q₁- газ құбырының өнімділігінің өзгеру амплитудасы (Q₁=Q_max-Q_орт).

Газқұбырының өткізу қабілеттілігі тербелісінің сальістырмалы амплитудасы немесе энергожетектеушінің (ГТҚ) жүктемесінің (жұмыс режимі) өзгеру сипаттамасы мьгаа қатынаспен анықхалады.

(2)

Газ кен орындарындағы өнімділіктің таусылуының нэтижесінде, жаңа газ кен орындарының пайда болуында және көне газ пайдаланушы орындарды айырудың себебінен газ құбырларын пайдалану кезде, олардың жұмыс режімдерінің езгеруі мүмкін.

Бұл жағдайда газқұбырының откізу қабшеттілігінің (1.1) өзгеруін мынадай түрде жазуға болады

+Q¹ (3)

мұнда Q¹ - қарастырын отырған кезендегі (жыл) КС арқылы газды берілісінің жоғарылауы немесе төмеңдеуі.

Теңдеуді талдау мынаны көрсетеді, газқұбырының ең кеп және ең аз салыстырмалы апталық еткізу қабілеттілігі мына қатынастармен анықталады:

Q_max= =1+ (4)

Q_max= =1- (5)

КС-ның агрегаттарының жүісгемелі коэффициентін газқұбырының өткізу қабілеттілігінің салыстырмалы амплитудалық тербблісіне Р байланысты томендегі қатынаспен анықтауға болады.

K_ж= (6)

мұнда - КС-да жұмыс жасайтын барлық агрегаттардың орташа тиімділік қуаты (қосындысы). - КС-дағы жұмыс істейтін барлық агрегаттардың паспорттық қуаты (қосыңды).

Келтірілген қатынастар КС-дағы энергожетегі жұмысының ерекшелігін сипаттайды, сонымен бірге энергожетектеуші жетектеушілер өзгермелі жұмыс режимін есептелуі керек екендігін көрсетеді (не тікелей жеке агрегаттың қуатын реттеу, не тікелей КС-дағы жұмыс жасайтьга агрегаттардың санын өзгерту арқылы).

2. Жетектің айналу жиілігін және қуатын анықтау.

КС-да: механикалық энергия және электр энергия өндіріледі, ГТҚ-да жылу регенерацияланады және қайта пайдаланады, тасымалданатын газ. ОТА-да сығылады, жылуалмастырушы аппараттарда тасымалданатын газ салқындатылады.

КС-дағы магистралдық газ кұбырларындағы газды сығу үшін темендегідей ГАА-тар қолданынады;

1) газомотокомпрессорлар - газпен жұмыс жасайтын поршеньді іштен жанатын қозғалткынггы поршеньді компрессорлар;

2) электрожетектілі ортадан тепкіш компрессорлар;

3) стационарлық газтурбиналық қондырғьпш (ГПО ортадан тепкіш компрессорлар;

4) авиациялық ГТҚ-лы ортадан тепкіш компрессорлар;

5) бугаздық негізіндегі циклде жасалған ГАА-тар;

6) газтурбиналы жетектілі поршеньді компрессорлар.

Атап өту керек, 5 және 6 пунктердегі көрсетілген ГАА-тар сирек кездеседі.

Газтурбиналы жетекті КС-дың энергожетегінің негізгі түрі және қуат бойынша (%) төмендегідей бөлінеді: станционарлы ГТҚ 70%, ГТҚ авиациялық түрі - 24%; судолық ГТҚ -6%;

КС-дағы жетектінің түрі негізінде газ құбырының өткізу қабілеттілігімен анықталады.

Жалпы ГТҚ-ның қуаты төмендегідей параметрлермен аньгқталады:

(7)

мұнда - газ қысымы,

- газқұбырының диаметрі,

Е_КС - газдың сығылу дәрежесі,

- айдағыштың көлемдік өнімділігі, м³/мин,

һ_{бұр.тер} – бұрғылау тереңдігі,

G - айдағынпъщ массалың өнімділігі (кг/с). Өткізу қабілетгілігі көп емес газқұбырлары үшін (Q < 20...30 млн.м³/апта) газомотокомпрессорлар қолдану тиімді, өткізу ісабшетгілігі (Q > 20...30 млн. м³/апта) газқұбырлары үпгін айрықша тиімділі ОТА-тар ГТҚ-лы немесе электроқозғалткъшггы жетектілі.

Газомотокомпрессорлы (ГМК) жетекшілі жоғары п.ә.к.-ке ие (30...38%), бүл кезде үшсен сығылу дәрежені Е_кс алуға мүмкшдік бар. ГМК-ның кемшіліктеріне жататындар: аз агрегаттық қуат және газ берілісі, конструкциясынъщ күрделігі, үлкен металлсыйымдылығы, аз салыстырмалы мотоқорлық (45 .... 50 мың сағ дейін), аз пайдаланушынық жөндеу аралығының мерзімі 5 ...8 мың сағат. ГМК-ны келешектік тиімді қолданатын жерлеріне жататындар КС-дағы газды жерастына сақтауда және төменгі температуралы операцияларды жүргізуде.

Электрожетектілі ГАА-дың негізгі артықшынықтарына кіретіндер: үлкен мотоқоры (150 мың сағат, автоматизация және басқару қаршайьімдынығы, экологиялық қауіпсіздігі, күтуші персоналдық санының қысқаруы ГМК-лы КС-лармен салыстырғанда (20 ....30%) дейін, және күтуші персоналдардың еңбектік жағдайының жақсаруы.

Электрожетектілі ГАА-нъщ кемшілігне жататындар: КС-лы ауданда салыстырмалы арзан электро-энергияның керектігі, тұрақсыз жұмыс режіміне нашарлық имкемділігі электроқозғалтқыштың тұрактынық айналу жиілігінің әсерінің себебінен. Электроэнергиянъщ КС-дан алыс болуынан электр берілетін жүйені құруға мэжбүр етеді, ал оның өзі үлкен капиталдық пшғъшдарды қажет етеді. Осының бэрі, электроэнергияны оңай және арзан пайдалауға мүмкіншіліктердің аз болуына байланысты, электрожетектілі ГАА-ды кеңінен пайдалануда кедергі болын тұр.

КС-дың газ құбырларында кеңінен тараған станционарлың ГТҚ-лар (жылуды регенерапиялаушы және регенерагшяламаушы) - 70 %, авиациялың - 24% және судолық -6%.

ГТҚ-лар ГМК-мен салыстырғанда көбірек қарапайым құрынымға ие, бір агрегатга көп қуатгы (агрегатгың қуаты үлкен) пайдалануға болады, құрылымы қарапайым, толық теңцесілген, автоматизацияға жақсы беріледі, қуаттың бірлікте меншікті салмағы аз және салыстырмалы габариттік өлшемділігі үлкен емес.

ГТҚ-ның негізгі кемгшліктерше жататындар-экономикалың төмендегі (п.ә.к.-ті 26 ...30%) және КС-дың өзгермелі жұмыс режімдерінің ГТҚ-ның п.ә.к.-не көбірек әсері. бірақ ГТҚ-лар, сол ГАА-ның айдайтын табиғи газымен жұмыс жасайды.

Магистралды газ құбырларының КС-лары үшін әртүрлі қуаттылы (кВт) жетектілі ГАА-тар қолданылады: 4000, 6000, 10000, 12000, 16000, 25000. Бірліктік ГАА-дың қуаты алдында көрсетілген көрсеткіштермен мынадай байланысты: Диаметрлері В=720....1020мм газқұбырлары үшін, КС-дан шығатын газдың жұмыстық қысымы Р_шығ=5,5 МПа - да қуаты 6 ...10 мың кВт агрегаттар қолданынады; D_{газ құб}= 1220 мм, Р_шығ=7,5 МПа- 6 ....10 мың кВт агрегаттар; 1420 мм және Р_шығ=7,5 МПа-да 16 .... 25 мың кВт қолданылады.

Әдетге қазіргі газқұбырларын жобалағанда және пайдаланғанда КС бойынша кысымдардын сығылу дәрежесі Е_КС =1,3 ... 1,6 шамасында кабыдцанады.

Газ кәсітиілігінде қолданатын ГТҚ-дың принципалдыц схемалары. Қарапайым ашың циклді ГТҚ-ның принципалдың схемасы

ГТҚ- жылу қозғалтқынгы, оңда машинаның білігіндегі механикалық энергия газдың ағынының кинетикалың энергиясы (жану өнімділігінің) арқылы алынады, ал оның өзі жанған отынның потенциальдық энергиясының нәтижесінде болады. ГТҚ-ның негізгі элементтері: газ турбинасы, жану камерасы, ауа компрессоры.

Газтурбинасы турбомашина болып есептелінеді, онда жұмысшы дененің жылу энергиясы айналатын роторда механикалың энергияға ауысады.

Турбинаның соплолық аппаратының басында жұмысшы дененің ішкі энергиясының бір бөлігі газ ағынының кинетикалың энергиясына өтеді, сосын жұмысшы доңғалақта кинетикалың энергияның бір бөлігі айналатын ротордың механикалық энергиясына ауысады. Соплолың немесе бағьггтаушы аппараттардың және жұмысшы доңғалақтың тізбектілі орналасуын (қосындысын) турбинаның сатысы деп атайды.

Жұмысшы денеге жылу берудің жұмысшы денеде сығылу және ұлғаю процестерін ұйымдастыру тәсілдеріне тәуелді, ГТҚ-лар ашың және жабың циклдер болын бөлінеді. Ашың циклді ГТҚ-да сыртқы ауа, сьнъшу және ұлғаю процестерін және жыну беру жүйесін ете, сыртқы атмосфераға жіберіледі, сонан кейін оны алғашқы күйіне қайтару мүмкін емес. Мұнай және газ кәсішпілігіншде ашың циклді ГТҚ-лар қодданынады, яғни олар кұрылымдың, қарапайымдық және сенімдшік жағын көрсетеді. Газ кәсіпшілігінде ГАА-тар үшін, көп тараған осы айтылған ГТҚ-ның схемасы.

а) - бірлікті ГТҚ; б) - екібілікгі ГТҚ1-осьтік компрессор; 2 - жану камерасы; 3 - газтурбинасы; 4- пайдалы жүктеме (газ айдағыш); 5 - жоғары қысымды газ турбинасы (ЖҚТ); 6 - төменгі қысымды газ турбинасы (ТҚТ) (күштік турбина). б) схемасы ГТҚ-ның көрсеткіштерін тұрақтандьгоушы үшін, өзгермелі жүктемелерде (газқұбырларында) кеңінен қолданынады, кай кезде тартқыш турбина 6 өзгермелі айналу жиілігінде жұмыс жасағанда, әртүрлі пайдалы жүістемедегі 4 қуатардың мәнінде.