УДК 62
РАСЧЁТ РАБОЧИХ ПАРАМЕТРОВ КОМПРЕССОРНОЙ СТАНЦИИ С
ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКОЙ
Шевелёва Д. А., Сивашенко В. А.
Омский государственный технический университет, Омск, Россия
Газовая промышленность развивается высокими темпами. Это требует разработки но-
вых методов повышения надежности и экономической эффективности строительства и экс-
плуатации объектов компрессорных станций и линейной части газопроводов. В последние
годы одним из таких методов является строительство и реконструкция компрессорных
станций с газоперекачивающими агрегатами с приводами от авиационных двигателей, они
позволяют резко сократить сроки строительства и реконструкции компрессорных станций и
уменьшить объем необходимых капиталовложений.
Ключевые слова: компрессорная станция, производительность, КПД
В нашей стране транспортировка газа обеспечивается компрессорными станциями,
установленная мощность которых составляет около 42 млн. кВт, в том числе с газотурбинным
приводом около 85%, электрическим приводом около 12% и поршневым приводом около 1%. В
дальнейшем планируется постепенное уменьшение относительной доли электроприводов. Га-
зотурбинный парк газоперекачивающих агрегатов
постоянно обновляется, что обеспечивает
современный уровень основных эксплуатационных показателей.
В настоящее время промышленные установки на базе авиационных двигателей приме-
няются в различных отраслях промышленности и прежде всего в нефтяной и газовой промыш-
ленности.
По оценке специалистов Газпрома газотурбинные технологии могут развиваться по следу-
ющим направлениям:
-газовые турбины простого цикла с дальнейшим повышением его параметров (температу-
ры и давления);
-газовые турбины со сложным циклом (с промежуточным охлаждением и регенерацией
теплоты);
-газовые турбины комбинированного цикла; газовые турбины со смешением рабочих тел
(воздух–пар) и др.
При расчете рабочих параметров компрессорных станций с газотурбинными установками
определяют:
• приведенные значения заданных параметров; рабочие точки компрессорной станции на
приведенных характеристиках расчетного элемента
• приведенные значения искомых параметров по координатам рабочих точек КС на приве-
денных
характеристиках; истинные значения искомых параметров.
При расчете рабочих параметров для компрессорной станции с газотурбинным приводом
определяют.
1. Газовую постоянную в Дж/(кг∙К)
R=288/∆,
(1.1)
где ∆ — относительная плотность газа по воздуху; 288 — газовая постоянная воздуха.
2. Коэффициент сжимаемости природного газа
z;
3. Плотность газа (кг/м
3
) при стандартных условиях (p=0,1033 МПа и Т=293 К)
ρ = ∆∙1,293,
(1.2)
где 1,293 — плотность воздуха при стандартных условиях.
121
4. Плотность газа при всасывании в кг/м
3
ρ = ρ
вс
/(zRT),
(1.3)
где ρ
вс
и Т — абсолютные значения соответственно давления и температуры.
5. Производительность группы нагнетателей в млн. м
3
/сут
q
н
= q
КС
/m,
(1.4)
где
qKC — производительность КС, оборудованной однотипными ГПА; m — число па-
раллельно работающих машин.
6. Объемную производительность м
3
/мин нагнетателя первой ступени
q = q
н
∙ρ
н
/(1440р).
(1.5)
7. Приведенную объемную производительность в м
3
/мин.
[q]
пр
=(n
н
/n)∙q.
(1.6)
где
n
н
— номинальная частота вращения ротора нагнетателя; n — фактическая частота
вращения.
8. Приведенную частоту вращения
[
n
nн
]
пр
=
n/
n
н
∙
√
Z
пр
R
пр
T
пр
zRT
,
(1.7)
где
Z
np
, R
np
,Т
пр
— параметры газа, принимаемые по характеристике нагнетателя.
9.
Степень сжатия, принимаемую по характеристике нагнетателя.
10. Приведенную относительную мощность [N
i
/ρ
н
]
пр
по найденным значениям [q] и
[
n
nн
]
пр
принимаемым по характеристике нагнетателя.
11. Внутреннюю мощность в кВт, потребляемую нагнетателем
N
i
=
[
N
i
ρ
н
]
пр
∙ ρ ∙(
n /
n
н
)
пр
3
,
(1.8)
12. Мощность на муфте привода в кВт
N = N
i
+N
мех
,
(1.9)
где М
мех
— механические потери.
13. Температуру газа в К на выходе нагнетателя
Т
n
=
Т
вх
∙ ε
k−1
k
,
(1.10)
где
Т
вх
— температура газа на входе в нагнетатель;
к — показатель политропы при-
родного газа, равны к-1,30-1,31;
ε - степень сжатия.
14. Давление газа на выходе нагнетателя
p
n
=
p
вх
∙ ε,
(1.11)
где
p
вх
- давление газа на входе в нагнетатель.
Условие беспомпажной работы характеризуется соотношением q/q
min
> l, l где q
min
— ми-
нимальная производительность для данной приведенной относительной
частоты вращения
ротора ТНД.
15. Располагаемую мощность газотурбинной установки для привода центробежного
нагнетателя по формуле:
N
e
n
=
N
e
н
K
Ne
(
1−
K
t
t
з
−
t
з
0
t
з
+
273
)
p
a
0,1033
,
(1.12)
где
N
e
н
- номинальная мощность ГТУ;
K
Ne
— коэффициент технического состояния ГТУ;
К
1
— коэффициент, учитывающий влияние температуры атмосферного воздуха;
t
з
— темпера-
тура воздуха на входе ГТУ, °С;
t
з
0
— номинальная температура воздуха на входе ГТУ, °С;
р
а
—
абсолютное давление атмосферного воздуха в зависимости от высоты над уровнем моря.
15. Температуру воздуха (в °С) на входе ГТУ:
122
t
з
= t
а
+ δ
1
+ δ
n
+ δ
в.о.
,
(1.13)
где
t
а
— расчетная температура атмосферного воздуха, определяемая по климатическим
справочникам; δ1 (- поправка на изменчивость климатических данных (для средней температу-
ры месяца
δ
1
= 2,5 °C и сезона
δ
1
= 1,5 °C);
δ
n
— поправка на местный подогрев на входе ГТУ,
равная 2,5 °C;
δ
в.о.
— поправка, учитываемая в летнее время при работе водяного охлаждения,
равная 6–10 °C.
Значение
N
e
p
не должно превышать 1,2
N
e
n
, при большем значении следует принимать
N
e
p
=
1,2
N
e
n
[1].
Do'stlaringiz bilan baham: 
