Лабораторная работа №1 Основные параметры центробежных нагнетателей



страница4/4
Дата25.05.2018
Размер1.11 Mb.
ТипЛабораторная работа
1   2   3   4
Параметр

Номер варианта

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Р1, кГc/см2

36

38

40

42

35

30

46

50

55

60

Р2, кГc/см2

50

53

55

56

52

55

75

75

75

75

Т1, К

280

285

290

295

300

282

286

290

295

300

Т2, К

295

300

305

310

316

299

304

307

310

315

Δ

0,59

0,6

0,61

0,62

0,63

0,59

0,6

0,61

0,62

0,63

М1, кг/мин

100

140

160

220

260

300

340

380

420

120

1.3. Содержание лабораторной работы

Цель лабораторной работы

Получение навыков расчета основных параметров центробежного нагнетателя.



Содержание лабораторной работы

1.Изучение теоретических основ настоящего раздела методических указаний;

2. Изучение экспериментальной установки;

3. Определение основных параметров нагнетателя:

а) объёмная производительность на входе;

б) объёмная производительность на выходе;

в) коммерческая производительность;

г) степень сжатия.



Оформление выполненной лабораторной работы

Отчет по лабораторной работе представляется на защиту в письменном виде и содержит расчет основных параметров центробежного нагнетателя при помощи зависимостей, приведенных в теоретической части настоящего раздела методических указаний (пункт 1.1). Рекомендуется оформить отчет по следующему шаблону:

«вариант Х

а) первый расчетный параметр

- формула для определения параметра в общем виде с расшифровкой буквенных обозначений;

- формула для определения параметра с численными значениями (в соответствии с заданием) и полученным ответом;

б) второй расчетный параметр

- формула для определения параметра в общем виде с расшифровкой буквенных обозначений;

- формула для определения параметра с численными значениями и полученным ответом и т.д.»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Обеспечение беспомпажной работы нагнетателей КС

2.1. Теоретические основы

При эксплуатации лопастных компрессорных машин, к которым относятся и центробежные нагнетатели магистральных газопроводов, возможно возникновение особого явления, называемого помпажем. Данное явление способно вызвать серьезные последствия, вплоть до разрушения компрессорной машины.

Для выяснения сути помпажа рассмотрим совместную работу нагнетателя и трубопровода (рис. 2.1). В исходном режиме система имеет рабочую точку М0, производительность ее соответственно Q0, давление на выходе нагнетателя и в трубопроводе Р0.

Допустим, подача газа в систему сократилась до Q1. В соответствии с характеристикой нагнетателя при Q1 он развивает давление P1 и рабочая точка перемещается в положение М1. Одновременно с этим давление в трубопроводе остается прежним и равным P0, за счет значительной упругой энергии газа занимающего большой объем трубопровода. В результате возникает ситуация, когда давление в трубопроводе оказывается выше давления на выходе нагнетателя. Газ начинает обратное течение из нагнетательного трубопровода в нагнетатель.

По мере перетока газа, давление в нагнетателе начинает расти и, в некоторый момент времени, он начинает подавать газ в трубопровод. Это равносильно перемещению рабочей точки нагнетателя из положения M1 в положение M0. Однако, слияние M1 с M0 не происходит, так как в систему газ подается не в количестве Q0, а в размере Q1, и весь процесс вновь циклически повторяется. Этот процесс называется помпажем в системе большого геометрического объема. Этот случай характерен для нагнетателей МГ, т.к. газопроводы имеют значительную протяженность и большой диаметр, т.е. значительный геометрический объем. Также этот случай характерен для осевых компрессоров приводящих нагнетатели газотурбинных установок.

Как видно из рисунка помпаж в рассматриваемом случае сопровождается не только циклическим изменением давления нагнетателя в интервале P1, P0 и циклическим изменением подачи от Q1 до Q0, но и изменением (циклическим) направление движения газа в нагнетателе. Это в значительной степени усугубляет ситуацию существенным увеличением циклических воздействий осевых сил на ротор, подшипники, корпус нагнетателя. Эти силы достигают нескольких тонн и превращают ротор в подобие стенобитной машины, способной разрушить нагнетатель в кратчайшее время. Поэтому помпажный режим недопустим.



Рис. 2.1. Совмещенная характеристика нагнетателя и трубопровода

Ввиду особой опасности помпажа, каждый нагнетатель и осевой компрессор обязательно оснащаются противопомпажной системой, кроме того, каждая КС обязательно оснащается общей противопомпажной системой. Эти системы настраиваются либо на максимальную степень сжатия нагнетателей εтах, либо на Qкр, соответствующей εтах, либо на оба эти параметра.

В связи с тем, что защита от помпажа осуществляется автоматически, а все средства автоматики обладают определенной инерционностью и погрешностью, то используемые АСО приборы имеют естественную погрешность, то настройка противопомпажных систем производится не на Qкр, ниже которой собственно возникает помпаж, а на



Q=1,1∙Qкр,

то есть принимается 10% запас.

Иначе говоря, нагнетателю гарантируется безпомпажная работа при соблюдении неравенства:

(Qпр / Qкр) ≥ 1,1

где Qкр - значение Qпр из приведенной характеристики, соответствующее максимуму графической зависимости ε-Qпр для рассматриваемого значения приведенных оборотов ротора нагнетателя (п/пн)пр, а при отсутствии максимума у зависимости ε-Qпр - минимальному значению Qпр из приведенной характеристики.

Приведенная производительность нагнетателя:

где Qv – производительность на входе в нагнетатель м3/мин; пн – номинальная частота вращения ротора нагнетателя (паспортная характеристика) об/мин; п – фактическая частота вращения, об/мин.

Приведенное число оборотов ротора нагнетателя:

где Zпр, Rпр, Tпр - параметры газа с приведенной характеристики; Z1, R, Tв1 – фактические параметры газа на входе в нагнетатель.



2.2. Описание экспериментальной установки

Компрессорная станция оснащена тремя нагнетателями, соединенными параллельно. Каждый нагнетатель работает с частотой вращения ротора n и объёмной производительностью Qv. Параметры газа на входе в нагнетатель Z1, R, Tв1. При помощи приведённой характеристики нагнетателя (рис. 2.2, 2.3) определить в каком режиме работают нагнетатели – помпажном или беспомпажном.

Таблица 2.1.

Численные значения параметров нагнетателя и компримируемого газа



Параметр

Номер варианта

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Марка

нагнетателя



ГПА-Ц-6,3

370-18-1

n, об/мин

8400

8570

8700

8220

8265

4750

4900

4860

4775

4960

Qv, м3/мин

130

150

140

120

125

325

330

340

320

345

Z1

0,89

0,9

0,91

0,92

0,88

0,91

0,92

0,88

0,89

0,9

R, Дж/(кг∙К)

485

490

495

500

505

495

500

505

485

490

Tв1, К

273

278

283

280

275

280

275

273

278

283


Рис. 2.3. Приведенные характеристики ГПА-Ц-6,3 zпр=0,9; Rпр=491 Дж/(кгК); Tпр=288 К; пн=8200 об/мин

Рис. 2.2. Приведенные характеристика нагнетателя 370-18-1

zпр=0,90; Rпр=491 Дж/(кгК); Tпр=288 К; пн=4800 об/мин


Если нагнетатели работают в зоне помпажа, предложить теоретически возможные мероприятия (не менее трёх), выводящие нагнетатели из этой зоны. Предложенные мероприятия обосновать расчетами.


2.3. Функционирование системы защиты нагнетателя от помпажа
Принцип действия системы защиты нагнетателя от помпажа (рис.2.4) основан на увеличении расхода газа через нагнетатель и уменьшении степени сжатия, путем перепуска газа с нагнетания на всасывание через байпасный кран 9. Открытие крана 9 происходит автоматически, при приближении режима работы нагнетателя к границе помпажа и осуществляется электропневмопреобразователем (либо соленоидным клапаном) 10.


Рис. 2.4. Система защиты нагнетателя от помпажа
Управляющим сигналом открытия или закрытия байпасного крана 9 является электрический сигнал 6, выдаваемый антипомпажным регулятором 4 типа 90 SС. На регулятор 4 в процессе работы поступают два сигнала:

  • сигнал 3 от датчика 2 перепада давлений на всасывающем 1 и нагнетательном 7 фланцах;

  • сигнал 5 от датчика 11 расхода газа, замеряемого в конфузоре первой ступени 8.

Электропневмообразователь преобразует ток 4×20 мА в управляющее давление приборного газа 0,3÷1,4 кг/см2.

При поступлении в электропневмообразователь тока 4 мА он преобразуется в управляющее давление приборного газа 0,3 кг/см2, соответственно при токе 20 мА – в давление 1,4 кг/см2.

При давлении управляющего газа 0,3 кг/см2 – кран 9 открывается, а при 1,4 кг/см2 – закрывается. Управляющий сигнал тока 4×20 мА (4 мА – клапан должен быть открыт, 20 мА – закрыт) вырабатывает антипомпажный регулятор, использующий для этого два токовых входа:


  • от датчика 63 ISG, преобразующего разность давлений входа и выхода нагнетателя (напор) в стандартный сигнал тока: РH=0 кг/см2, Iвых=4 мА; ΔРН=30 кг/см2, Iвых=20 мА;

  • от датчика 80 SG, преобразующего разность давлений конфузора первой ступени нагнетателя в стандартный сигнал тока: ΔР=0 мм вод. ст., Iвых=4 мА; ΔР=600 мм вод. ст., Iвых=20 мА.

2.4. Содержание лабораторной работы
Цель лабораторной работы:

Получение навыков по обеспечению беспомпажной работы нагнетателей компрессорных станций магистральных газопроводов.



Содержание лабораторной работы:

1.Изучение теоретических основ настоящего раздела методических указаний;

2. Изучение работы системы защиты нагнетателя от помпажа;

3. Определение теоретически возможных методов вывода нагнетателя из помпажа и обоснование их расчетами.



Выполнение и оформление лабораторной работы

Отчет по лабораторной работе представляется на защиту в письменном виде и содержит:

- расчет приведенной производительности нагнетателя и определение вероятности возникновения помпажа;

- расчет требуемых значений параметров, обеспечивающих вывод нагнетателя из помпажа;

- краткое описание возможных негативных последствий от мероприятий, предложенных для вывода нагнетателя из помпажа.

Рекомендуется выполнить работу и оформить отчет по следующему алгоритму:

«вариант Х

а) первый расчетный параметр

- формула для определения параметра в общем виде с расшифровкой буквенных обозначений;

- формула для определения параметра с численными значениями (в соответствии с заданием) и полученным ответом;

б) второй расчетный параметр

- формула для определения параметра в общем виде с расшифровкой буквенных обозначений;



- формула для определения параметра с численными значениями и полученным ответом и т.д.»

в) выводы.»


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4


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

    Главная страница