РАСЧЕТ РЕЖИМА РАБОТЫ КС С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ НАГНЕТАТЕЛЯМИ

Рис. 5.12. Приведенные характеристики нагнетателя ГПА-Ц-6,3 при

z_пр=0,9;R_пр=490Дж/(кг·К)

= 288 К;

Рис. 5.13. Приведенные характеристики нагнетателя Н-16-76/1,25 при

z_пр=0,9;R_пр=490Дж/(кг·К)

= 288 К;

Рис. 5.14. Приведенные характеристики нагнетателя PCL-802/24 при [T_н ] = 288 К;

z_пр=0,9;R_пр=490 Дж/(кг·К)

Рис. 5.15. Приведенные характеристики нагнетателя PCL-1002 при

z_пр=0,9;R_пр=490 Дж/(кг·К)

= 288 К;

Рис. 5.16. Приведенные характеристики нагнетателя ГПА-Ц-16/76 при [T_н]_пр= 288 К;

2_Щ = 0,901;R_пр = 505,8Дж/(кг·К)

При расчете КС определяются необходимые величины в следующей последовательности.

1. Газовая постоянная, R′ ⁼ R^/ ∆в, Дж/(кг·К), где R = 286,8 Дж/(кг·К) - газовая постоянная воздуха; ∆в - относительная плотность по воздуху.

2. Коэффициент сжимаемости ^z природного газа от приведенных давления и температуры (рис. 5.17).

Рис. 5.17. Номограмма для определения коэффициента сжимаемости газа ^z по давлению p , температуре Т_{вх н и} относительной плотности ∆_в

Последовательность определения: p

Вх.н

3. Плотность газа при 20 °С и 0,1013 МПа, кг/м :

ρ_н=∆_в·1,205,

где 1,205 кг/м3 - плотность воздуха при 20 °С и 0,1013 МПа.

4. Плотность газа при всасывании, кг/м : ρ = /?_Вх"Ю Ч²^), где Р_ш , T - абсолютные
давление и (в МПа) температура (в К) при всасывании.

5. Коммерческая подача группы нагнетателей, млн. м /сут: Q_к ⁼ QкКС / ^m , где QкКС -

коммерческая подача КС, оборудованной однотипными агрегатами, млн. м /сут; ^m - число параллельно работающих групп.

6. Объемная подача нагнетателя первой ступени, м /мин:

Qоб =Qкρн /(1440·· ρ).

Для экспресс-расчетов, когда известны подача центробежного нагнетателя, температура и давление на входе в нагнетатель, при определении объемной подачи целесообразно пользоваться номограммой, изображенной на рис. 5.18.

Рис. 5.18. Номограмма для расчета объемной подачи Qоб нагнетателей при

R_пр=478Дж/(кг·К)_;∆_в=0,6. Последовательность определения: pвх →Q к → Qоб

7. Приведенная объемная подача, м /мин:

Ган

_;, где ⁿн - номинальная

частота вращения ротора нагнетателя, об/мин; ⁿ - фактическая частота вращения ротора, об/мин.

8. Приведенная частота вращения:

П

П

пр

гКТ

где ^z_пр, Rпр , []_Tнпр - параметры газа, для которых составлена характеристика нагнетателя.

9. Степень сжатия ε и приведенная относительная мощность [Ni / ρ]_пр центробежного

нагнетателя по найденным значениям приведенной объемной подачи и приведенной частоты вращения по характеристикам нагнетателя.

10. Внутренняя мощность, потребляемая нагнетателем, кВт:

11. Мощность на муфте привода, кВт: N = _N i + N_мех , где Nмех - механические потери,
для газотурбинного привода Nмех =100 кВт, для электропривода ^Nмех =150 кВт.

12. Давление на выходе нагнетателя, МПа: pвых ⁼ pвхε .

13. Температура на выходе нагнетателя

к-\

-*- пт '■'"V -^ ~^Ъ'Ф ^^ 1

где k = 1,31; ηпол - политропический к. п. д. нагнетателя.

Расчет второй ступени выполняется аналогично. Температура на входе второй ступени принимается равной температуре нагнетания первой ступени. Давление на входе второй

ступени: pвх ⁼ pвых - (0,015 ÷ 0,025), где pвых - давление нагнетания первой ступени, МПа; (0,015 ÷ 0,025) МПа - потери в обвязке между первой и второй ступенью.

Пример 5.1. Рассчитать режим работы КС, перекачивающей газ в объеме 65 млн. м /сут.

Абсолютное давление на входе нагнетателей составляет ^pвх = 3,72 МПа, температура 290 К. Компрессорная станция работает двумя параллельными группами с нагнетателями типа 520 с приводом от газовой турбины ГТК-10. Относительная плотность перекачиваемого газа

А = 0,6. Фактическая частота вращения ротора нагнетателя 4600 об/мин. Решение

__ 286,8 _

Газовая постоянная: R = =478 Дж/(кг·К).

0,6

По номограмме (см. рис. 5.17) ^z =0,919.

Плотность газа при 20 °С и 0,1013 МПа ρн = 0,6·1,205 = 0,723 кг/м ³. Плотность газа при всасывании

3,72 -10⁶ 3

р = = 29,2 кг/м3 .

0,919-290-478

Подача одной группы последовательно включенных нагнетателей

Qк = 65 000 000/2 = 32 500 000 м ³ /сут. Объемная подача нагнетателя первой ступени

Qоб = 32 500 000·0,724/(1440·29,2) = 561,5 м³ /мин. Приведенная объемная подача нагнетателя первой ступени

[]Qоб пр⁼ (4800/4600)·561,5= 586 м³ /мин. Приведенная частота вращения

₌ 4600 0,91-490-293 ₌₀,₉ 4800^0,919-478-290 ^{= 0}

пр ' '

где 0,91,490 и 293 - значения приведенных величин по графику на рис. 5.9.

По графику на рис. 5.9 степень сжатия ε= 1,21, приведенная относительная внутренняя пр⁼

Внутренняя мощность, потребляемая нагнетателем: N_i = 337× 29,1• 0,968 = 8895кВт. Мощность на валу привода N = 8 895 +100= 8995кВт.

Давление на выходе нагнетателя первой ступени pвых ⁼ 3,8 ^× 1,21= 4,6 МПа.

Температура газа на выходе первой ступени

1,31−1

T_вых =290-1,21¹'³¹⁰'⁸² =306 _К.

Расчет режима работы второй ступени нагнетания выполняется аналогично расчету режима работы первой ступени.