Проект компрессорной станции

-   давление на входе в нагнетатель  ; 

Имеем одноступенчатое сжатие, так как  нагнетатель полнонапорный, следовательно  степень сжатия:

Схема соединения – параллельная (рис.3) 

Рис. 3.

В итоге  – 2 рабочих и 1 резервный агрегат.

     Рассчитываем  значение комплекса  :

     

     

Поправочные коэффициенты:

     - на капвложения 2,0, следовательно  Э = 5032 ;

     - на эксплуатационные расходы  К = 22964,55 .

Приведенные затраты:

     

Значение комплекса для КС с ГТК-5:

     

     Сравнив значения комплексов , останавливаем свой выбор на марке ГТК-5, как на наиболее экономически целесообразном варианте.

     Полная  технические характеристики ГТК – 5:

-   суточная подача ;

-   давление нагнетания  ;

- давление  на входе 1й, 2й и 3й ступени  сжатия соответственно  , , ;

-   степень сжатия ε = 1,495;

-   номинальная мощность привода  N = 4,40 МВт;

-   коэффициент полезного действия  η = 0,26;

-   частота вращения

-   расход топливного газа  , давление Р = 0,9 МПа;

-   расход пускового газа  , давление Р = 2,0 МПа. 
 

3. РАСЧЕТ РЕЖИМА РАБОТЫ КС [1]

 

      Расчет режима работы состоит в определении мощности N , потребляемой каждой компрессорной машиной, и мощности , развиваемой приводящим ее двигателем.

      Возможность транспорта газа в заданном количестве существует при соблюдении неравенства

      

      Экономичность КС с центробежными нагнетателями - при Р_н =Р’_н   и следующих условиях:

 

3.1. Расчет располагаемой  мощности ГТУ 

      Располагаемая мощность ГТУ, приводящей центробежный нагнетатель, находится в зависимости от условий работы установки по формуле:

 

где - номинальная мощность ГТУ, кВт; - коэффициент, учитывающий техническое состояние ГТУ; - коэффициент, учитывающий влияние температуры наружного воздуха; - коэффициент, учитывающий влияние противообледенительной системы; - коэффициент, учитывающий влияние система утилизации тепла выхлопных газов; Р_а - расчетное давление наружного воздуха МПа (принимаем Р_а=0,1013 МПа) и - расчетная и номинальная температура воздуха на входе ГТУ, К ;

Т_а - средняя температура наружного воздуха в рассматриваемый период, К; δТ_а- поправка на изменчивость климатических параметров и местный подогрев наружного воздуха на входе ГТУ, δТ_а=5 К;

 
 
 
 
 
 
 

     

     

3.2. Расчет режима  работы нагнетателей  первой ступени  сжатия 

3.2.1. Определение параметров газа на входе нагнетателей первой ступени сжатия.

 

где Т_в1 и Т_вх - температура газа на входе нагнетателей первой ступени и на входе КС, К; Р_в1 и Р_вх - давление газа на входе нагнетателей и КС, МПа; ΔР_вх - потери давления во входных технологических коммуникациях КС , МПа. 

3.2.2.    Характеристики газа при условиях на входе в нагнетатель. 

- газовая  постоянная, плотность газа при  нормальных условиях (см. п. 1):

;  .

- плотность газа при условиях всасывания, кг/м³:

,

где Z₁ - коэффициент сжимаемости газа при условиях всасывания. 

3.    Определение объемной производительности нагнетателя в :

где Q - производительность нагнетателя, м³/сут; Q_кс - производительность КС в ; К - количество параллельно работающих нагнетателей.

 

3.2.4. Допустимый интервал изменения числа оборотов ротора нагнетателя: 

      а) из условия экономичности работы нагнетателя

;

;

. 

В итоге  условие допустимый интервал:

 

      б) из условия соблюдения правил технической  эксплуатации газотурбинного привода  нагнетателя

. 

В итоге  условие допустимый интервал:

 

где n_н - номинальная частота вращения ротора нагнетателя, об/мин; Q_пр.min и Q_пр.max - минимальное и максимальное значения Q_пр, соответствующе зоне приведенной характеристики с η_пол≥0,8; n_Tmin и n_Tmax - минимально и максимально допустимые значения частоты вращения вала силовой турбины; i - передаточное число редуктора, соединяющего вал силовой турбины (ТНД) с валом нагнетателя. 

3.2.5.   Потребная частота вращения ротора нагнетателя. 

      Для обеспечения нагнетателю оптимальных  условий работы частота вращения его ротора додана быть равной или  близкой n_н. Значения n, отличающиеся от n_н. следует назначать лишь при невыполнении одного из условий (п. 3) при n = n_н. Во всех случаях n должно находится в интервале, одновременно удовлетворяющему допустимым интервалам изменения n , определенным в п. 3.2.4.

      Принимаем потребную частоту вращения ротора нагнетателя

 

3.2.6.   Приведенная производительность нагнетателя.

3.2.7.   Расчет приведенного числа оборотов ротора нагнетателя

где Z_пр, R_пр, T_пр - параметры газа с приведенной характеристики;  

8. Проверка  удаленности режима работы нагнетателя от границы помпажа

 

      Нагнетателю гарантируется безпомпажная работа при соблюдении неравенства

где - значение из приведенной характеристики, соответствующее максимуму зависимости для рассматриваемого значения , а при отсутствии максимума у зависимости -минимальному значению из приведенной характеристики.

.

Следовательно нагнетателю гарантируется беспомпажная работа. 

Степень сжатия в нагнетателе ε и относительная приведенная внутренняя мощность нагнетателей по приведенной характеристике нагнетателя:

  ;    

9.   Расчет мощности, потребляемой нагнетателем.

 

 

10. Определение потребной мощности для привода  нагнетателя

где - механический к.п.д. нагнетателя и редуктора.

Проверяем на соответствие условию:

условие не выполняется.

Принимаем

 
 

-   Приведенная производительность нагнетателя.

-   Расчет приведенного числа оборотов ротора нагнетателя

где Z_пр, R_пр, T_пр - параметры газа с приведенной характеристики;  

-   Проверка удаленности режима работы нагнетателя от границы помпажа

.

Следовательно нагнетателю гарантируется беспомпажная работа. 

Степень сжатия в нагнетателе ε, относительная приведенная внутренняя мощность нагнетателей и политропический КПД по приведенной характеристике нагнетателя:

  ;   ;    

-   Расчет мощности, потребляемой нагнетателем. 

 

-   Определение потребной мощности для привода нагнетателя 

где - механический к.п.д. нагнетателя и редуктора. 

Проверяем на соответствие условию:

Условие  выполняется. 
 
 

11. Расчет  параметров газа на выходе нагнетателей первой ступени сжатия

 

где P_н1 и T_н1 - давление и температура газа на выходе нагнетателей первой ступени сжатия, МПа и К соответственно. 

3.3. Расчет режима  работы нагнетателей  второй ступени  сжатия 

3.3.1. Определеним параметры газа на входе нагнетателей второй ступени сжатия.

 

где P_в2 и T_в2 - соответственно давление и температура газа на входе нагнетателей второй ступени сжатия, МПа и К; ΔP₁ - потери давления в коммуникациях КС между первой и второй ступенями сжатия, МПа. 

3.3.2.    Характеристики газа при условиях на входе в нагнетатель. 

- плотность газа при условиях всасывания, кг/м³: