Газопровод со сбросами и подкачками газа

 

Рассмотрим участок газопровода постоянного диаметра с путевыми отборами и подкачками газа (рис. 2.13).

 

Рис. 2.13. Схема газопровода с путевыми отборами (подкачками)

 

На основании уравнения объемной производительности газопровода можно записать

 

. (2.97)

 

Обозначив , для простого эквивалентного газопровода диаметром D_Э = D и длиной L_Э = , получим

 

. (2.98)

 

Эквивалентный расход в этом случае определяется из равенства

 

. (2.99)

 

Давления в точках подключения отводов (узловых точках) можно найти из соотношения

. (2.100)

2.3.9. Типы и характеристики центробежных нагнетателей

 

В настоящее время на предприятиях магистрального транспорта газа применяются центробежные газоперекачивающие агрегаты (ГПА) с приводом от газовых турбин и реже с приводом от электродвигателей. Различают полнонапорные центробежные нагнетатели (ЦН) со степенью повышения давления (степенью сжатия) в одном агрегате e=1,45¼1,5 и неполнонапорные нагнетатели, степень повышения давления которых составляет e=1,2¼1,3.

Различают параллельное и последовательно-параллельное соединение ГПА (рис. 2.14).

 

Рис. 2.14. Схемы соединения ГПА на компрессорных станциях

а – параллельное соединение полнонапорных ГПА

б – последовательно-параллельное соединение неполнонапорных ГПА

 

 

Полнонапорные центробежные нагнетатели соединяются параллельно (одноступенчатое сжатие). Неполнонапорные ЦН соединяются последовательно в группу. Группы в свою очередь соединяются параллельно (двухступенчатое сжатие).

На рис. 2.14 введены следующие обозначения:

P_ВС, P_НАГ – соответственно давление во всасывающей и нагнетательной линии ЦН;

DP_ВС – потери давления во всасывающей линии КС. DP_ВС зависят от рабочего давления в газопроводе и числе ступеней очистки газа в блоке пылеуловителей (ПУ). При P=7,5 МПа и одноступенчатой очистке DP_ВС=0,12 МПа;

DP_НАГ=dP_НАГ + dP_ОХЛ – потери давления в нагнетательной линии КС и обвязке АВО, dP_НАГ=0,11 МПа, dP_ОХЛ=0,06 МПа;

P_Н=P_НАГ - DP_НАГ – давление газа в начале линейного участка;

P_К=P_ВС + DP_ВС – давление газа в конце линейного участка.

 

Под степенью повышения давления (степенью сжатия) КС понимается отношение давления нагнетания P_НАГ к давлению на входе P_ВС ЦН (группы ЦН).

 

Для полнонапорных нагнетателей

 

. (2.101)

 

Для неполнонапорных нагнетателей

 

, (2.102)

 

где e₁, e₂ – соответственно степень сжатия первой и второй ступени нагнетания.

При равномерной загрузке ступеней нагнетания

 

. (2.103)

 

Для расчетов режимов работы КС применяются характерис­тики ЦН, представляющие зависимость степени повышения давления e, политропического к. п. д. h_ПОЛ и приведенной относительной внутренней мощности [1]

(2.104)

 

от приведенной объемной производительности

 

(2.105)

 

при различных значениях приведенных относительных оборотов

 

, (2.106)

где r_ВС, z_ВС, T_ВС, Q _ВС – соответственно плотность газа, коэффициент сжимаемости, температура газа и объемная производительность ЦН, приведенные к условиям всасывания;

R – газовая постоянная;

z_ПР, R_ПР, T_ПР – условия приведения, для которых построены характеристики;

N_i – внутренняя (индикаторная) мощность;

n, n_Н – соответственно рабочая частота вращения вала ЦН и номинальная частота вращения.

Одним из универсальных видов характеристик ЦН является приведенная характеристика ВНИИГАЗа (рис. 2.15).

 

Рис. 2.15. Приведенная характеристика ВНИИГаза

Порядок определения рабочих параметров следующий:

1. По известному составу газа, температуре и давлению на входе в ЦН определяется коэффициент сжимаемости z_ВС;

2. Определяется плотность газа r_ВС и производительность нагнетателя при условиях всасывания

 

; (2.107)

 

; (2.108)

 

, (2.109)

 

где Q_КС, Q_ЦН – соответственно производительность КС и ЦН при стандартных условиях;

m_Н – число параллельно работающих ЦН (групп ЦН).

3. Задаваясь несколькими (не менее трех) значениями оборотов ротора в диапазоне возможных частот вращения ГПА, определяются Q_ПР и [n/n_Н]_ПР. Полученные точки наносятся на характеристику и соединяются линией (плавная кривая abc на рис. 2.15).

4. Определяется требуемая степень повышения давления e. Проведя горизонтальную линию из e до кривой abc найдем точку пересечения. Восстанавливая перпендикуляр до пересечения с горизонтальной осью, находим Q_ПР. Аналогично определяются h_ПОЛ и [N_i/r_ВС]_ПР. Значение Q_ПР должно удовлетворять условию Q_ПР ³ Q_{ПР min}, где Q_{ПР min} – приведенная объемная производитель­ность на границе зоны помпажа (расход, соответствующий левой границе характеристик ЦН).

5. Определяется внутренняя мощность, потребляемая ЦН

 

. (2.110)

 

6. Определяется мощность на муфте привода

 

, (2.111)

 

где N_МЕХ – потери мощности (определяются по паспортным данным ГПА).