Б. П. Поршаков, А. А. Апостолов, В. И. Никишин газотурбинные установки на газопроводах


Нагнетатели природного газа и их характеристики



страница31/43
Дата19.03.2018
Размер0.67 Mb.
ТипКнига
1   ...   27   28   29   30   31   32   33   34   ...   43

5.3. Нагнетатели природного газа и их характеристики




Нагнетателями природных газов принято называть лопаточные компрессорные машины с соотношением давления сжатия свыше 1,1 и не имеющих специальных устройств для охлаждения газа в процессе его сжатия.

  1. Все нагнетатели природного газа условно делятся на два класса: неполнонапорные (одноступенчатые) и полнонапорные [8].

  2. Первые, имеющие степень сжатия в одном нагнетателе 1,25-1,27 используются, как отмечалось выше, при последовательной схеме компремирования газа на КС (Рис. 5. 3), вторые – полнонапорные, имеющие степень сжатия 1,45-1,51, используются при коллекторной схеме обвязки компрессорной станции (Рис. 5.2).

  3. Важной характеристикой нагнетателя является его производительность. Применительно к газопроводу различают объемную Q, м3/мин., массовую G, кг/ч. и коммерческую подачу газа Qк , млн. нм3/сут. Перевод одних величин в другие осуществляется с использованием уравнения Клапейрона с поправкой на сжимаемость газа z, pv = zRT. При использовании G кг газа применяется уравнение Клапейрона-Менделеева также с использованием поправки на сжимаемость газа z, pQ = GzRT, где Q – объемная подача газа, G – массовая подача, характеризующая количество газа, протекающее в единицу времени через сечение всасывающего патрубка. Коммерческая подача Qк определяется по параметрам состояния во всасывающем патрубке, приведенным к нормальным физическим условиям (t = 20 0C ; p = 0,101 МПа). Для определения коммерческой подачи используется уравнение Клапейрона для «стандартных» условий: р0v0 = RT0 ; Qk = G/0 ; 0 = p0 /RT0.

  4. Каждый тип нагнетателя определяется своей характеристикой, которая строится при его натурных испытаниях. Под характеристикой нагнетателя принято понимать зависимость степени сжатия , политропического КПД (пол.) и удельной приведенной мощности (Ni / н)пр. от приведенного объемного расхода газа Qпр. Строятся такие характеристики для заданного значения газовой постоянной Rпр., коэффициента сжимаемости zпр., показателя политропы, принятой расчетной температуры газа на входе в нагнетатель Тв в заданном диапазоне изменения приведенной относительной частоты вращения вала нагнетателя (n/n0)пр.

  5. Характеристики некоторых типов центробежных нагнетателей, используемых на газопроводах, приведены в табл. 5.3 [12].

Таблица 5.3

Характеристики центробежных нагнетателей для



транспорта природных газов

  1. Тип нагнетателяНоминал. производ.

  1. при t=200C и р=1 МПа Номинал. частота вращения об/минОбъемн. производ. м3/мин.Степень сжатия, Конечное давление на выходе, Мпа370-14-1

  2. Н-300-1,23

  3. Н-196-1,45

  4. 520-12-1

  5. 370-18-1

  6. Н-16-56

  7. Н-16-75

  8. Н-16-76

  9. 650-21-1

  10. 820-21-1

  11. Купер-Бессемер:

  12. 280-30

  13. CДР-224

  14. 2ВВ-30

  15. Нуово-Пиньони:

  16. PCL-802/24

  17. PCL-1001-40 19,1

  18. 20,0

  19. 10,7

  20. 29,3

  21. 36,0

  22. 51,0

  23. 51,0

  24. 31,0

  25. 53,0

  26. 53,0



  27. 16,5

  28. 17,2

  29. 21,8



  30. 17,2

  31. 45,05300

  32. 6150

  33. 8200

  34. 4800

  35. 4800

  36. 4600

  37. 4600

  38. 6500

  39. 3700

  40. 3700



  41. 6200

  42. 6200

  43. 5000



  44. 6500

  45. 4600289

  46. 260

  47. 196

  48. 425

  49. 370

  50. 800

  51. 600

  52. 380

  53. 640

  54. 820



  55. 290

  56. 219

  57. 274



  58. 219

  59. 5201,25

  60. 1,24

  61. 1,45

  62. 1,27

  63. 1,23

  64. 1,24

  65. 1,24

  66. 1,44

  67. 1,45

  68. 1,45



  69. 1,51

  70. 1,51

  71. 1,51



  72. 1,49

  73. 1,51

  74. 5,66

  75. 5,50

  76. 5,60

  77. 5,60

  78. 7,60

  79. 5,60

  80. 7,50

  81. 7,50

  82. 7,60

  83. 5,60



  84. 5,60

  85. 7,50

  86. 7,50



  87. 7,52

  1. 7,52

  2. Типовая характеристика нагнетателя типа 370-18-1 приведена на Рис. 5.4. Характеристики других типов нагнетателей имеют такой же вид, как для неполнонапорных, так и для полнонапорных нагнетателей.

  3. Пользуются характеристиками нагнетателей следующим образом. Зная фактические значения величин R, z, TB , n для данных условий, по соотношению 5.1 определяют приведенную относительную частоту вращения нагнетателя (n/n0)пр. По известной степени сжатия с использованием характеристики нагнетателя (Рис. 5,4) находят объемный расход газа Q0, а по соотношению 5,2 определяется приведенный объемный расход газа Qпр.. По соответствующим кривым характеристики нагнетателя (Рис. 5.4) определяется политропический КПД пол. и приведенная внутренняя мощность нагнетателя (Ni /B)пр.:

  4. (5.1)

  5. Qпр. = Q0 (5.2)

  6. Внутренняя мощность, потребляемая нагнетателем, определяется соотношением:

  7. Ni = (5.3)

  8. В соотношениях 5.1-5.3 индексом «0» отмечен номинальный режим работы нагнетателя; индексом «в» – отмечены параметры газа на входе в нагнетатель. Плотность газа на входе в нагнетатель в , кг/м3 определяется по соотношению:

  9. (5.4)

  10. где рв , Т – соответственно абсолютное давление газа на входе в нагнетатель (рв , МПа ) и абсолютная температура газа на линии всасывания, К.

  11. Эффективная (фактическая) мощность на муфте энергопривода, кВт; Ne= Ni + Nмех. , где Nмех. – механические потери; для газотурбинного привода Nмех. = 100 кВт.

  12. Расчетный рабочий расход газа Qпр. для нагнетателей должен быть примерно на 10-12% больше крайних левых значений расхода на его характеристике, соответствующего условиям начала срыва потока газа по нагнетателю (зоне помпажа). На Рис. 5. 4 этому режиму соответствует подача газа на уровне примерно 360 м3/мин.

  13. Наличие надежных приведенных характеристик при эксплуатации газотурбинного привода позволяет обслуживающему персоналу определять характеристики работающих агрегатов и выбирать наилучший режим их работы в зависимости от конкретных условий.

  14. При проведении инженерных расчетов, в целом ряде случаев удобно применение и ряда других характеристик нагнетателей, производных от паспортных, например:

  15. Приведенная разность энтальпии газа:

  16. (5.5)

  17. Приведенная удельная потенциальная работа:

  18. (5.6)

  19. Показатель политропного процесса сжатия газа:

  20. m = (5.7)

  21. Политропный (фактический) КПД нагнетателя определяется из сопоставлений соотношений (5.5 и 5.6):

  22. (5.8)

  23. Следует отметить, что в эксплуатационных условиях (из-за значительного износа проточной части нагнетателя) практически всегда имеется весьма заметный сдвиг этой характеристики по сравнению с ее паспортным значением.



  24. Задача 5.1. Определить по эксплуатационным данным техническое состояние центробежного нагнетателя агрегата типа ГПА-Ц-16 : давление газа на входе нагнетателя Р1 = 4,8 МПа, давление газа на выходе , давление газа на выходе Р = 7,2 МПа, температура газа на входе t1 = 8 0C , температура газа на выходе t2 = 58 0C , частота вращения вала n = 4700 об/мин. Газовая постоянная R= 497 Дж/кгК. Номинальные параметры, при которых построена характеристика нагнетателя , равны: z =0,89; Т пр.= 288 К, R пр. = 490 Дж/кгК, n = 4900 об/мин. В качестве рабочего тела используется метан – как один из основных составляющих природного газа.

  25. Решение. Одним из показателей технического состояния центробежного нагнетателя считается его относительный КПД, определяемый как отношение обратимой работы сжатия в данных пределах соотношения давления сжатия к реальной работе сжатия в тех же пределах соотношения давлений сжатия. Характерной особенностью решения данной задачи является то, что все ее характеристики должны определяться как функции двух переменных, например Р и Т. То есть в данном случае имеем дело с реальным газом, в отличие от идеального газа состояние которого определяется только в зависимости от температуры Т.



  26. Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   27   28   29   30   31   32   33   34   ...   43


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница