Для расчетов режимов работы КС применяются характеристики ЦН, представляющие зависимость степени повышения давления ε, политропического коэффициента полезного действия ηПОЛ и приведенной относительной внутренней мощности
, (43)
от приведенной объемной производительности
, (44)
при различных значениях приведенных относительных оборотов
, (45)
где ρВС, ZВС, ТВС, QВС – соответственно плотность газа, коэффициент сжимаемости, температура газа и объемная производительность ЦН, приведенные к условиям всасывания;
R – газовая постоянная, вычисленная по формуле (11);
ZПР, RПР, ТПР – условия приведения, для которых построены характерис- тики ЦН;
Ni – внутренняя (индикаторная) мощность;
n, nН – соответственно рабочая частота вращения вала ЦН и номинальная частота вращения.
Основные параметры некоторых типов ЦН приведены в таблице 4.
Таблица 4
Основные параметры некоторых типов центробежных нагнетателей
при номинальном режиме работы
Тип ЦН | QН, млн м3/сут | Давление (абс.), МПа | ε | Приведенные параметры | nН, мин.–1 | |||
рВС | рНАГ | ZПР | RПР, Дж/(кг·К) | ТПР, К | ||||
Н-300-1,23* | 19,0 | 3,63 | 5,49 | 1,23 | 0,910 | 490,5 | ||
370-18-1* | 37,0 | 4,96 | 7,45 | 1,23 | 0,888 | 508,2 | ||
Н-16-56* | 51,0 | 3,57 | 5,49 | 1,24 | 0,893 | 508,2 | ||
235-21-1 | 18,3 | 5,18 | 7,45 | 1,44 | 0,888 | 508,2 | ||
ГПА-Ц-6,3/76 | 11,4 | 5,14 | 7,45 | 1,45 | 0,900 | 508,2 | ||
ГПА-Ц-16/76 | 32,6 | 5,14 | 7,45 | 1,44 | 0,888 | 508,2 | ||
Н-16-76-1,44 | 31,0 | 5,18 | 7,45 | 1,44 | 0,898 | 508,2 | ||
650-21-2 | 53,0 | 4,97 | 7,45 | 1,45 | 0,900 | 501,4 | ||
650-22-2 | 47,0 | 4,97 | 7,45 | 1,45 | 0,900 | 501,4 | ||
CDR-224 | 17,2 | 4,93 | 7,45 | 1,51 | 0,900 | 490,5 | ||
RF2BB-30 | 21,8 | 4,93 | 7,45 | 1,51 | 0,900 | 490,5 | ||
RF2BB-36 | 38,0 | 4,93 | 7,45 | 1,51 | 0,890 | 510,1 | ||
PCL802/24 | 17,2 | 5,00 | 7,45 | 1,49 | 0,900 | 490,5 | ||
PCL1002/40 | 45,0 | 4,93 | 7,45 | 1,51 | 0,900 | 490,5 |
* – давления рВС и рНАГ для работы нагнетателей по схеме двухступенчатого сжатия
|
|
Одним из универсальных видов характеристик ЦН является приведенная характеристика по методике ВНИИГАЗа (рис. 1).
Рис. 1. Приведенная характеристика центробежного нагнетателя
по методике ВНИГАЗа
Порядок определения рабочих параметров следующий:
1) по известному составу газа, температуре и давлению на входе в ЦН определяется коэффициент сжимаемости ZВС;
2) определяются плотность газа ρВС и производительность нагнетателя при условиях всасывания QВС:
, (46)
, (47)
где QКC = Q – производительность КС при стандартных условиях;
mН – число параллельно работающих ЦН, определяемое из соотношения
, (48)
где QН – номинальная производительность ЦН при стандартных условиях,
млн м3/сут;
3) задаваясь несколькими (не менее трех) значениями оборотов ротора в диапазоне возможных частот вращения ГПА, по формулам (44) и (45) определяют QПР и . Полученные точки наносятся на характеристику и соединяются линией (плавная кривая abc на рисунке 1);
|
|
4) определяется требуемая степень повышения давления
, (49)
где рВС, рНАГ – соответственно номинальное давление на входе и выходе ЦН.
Проведя горизонтальную линию из значения ε, найдем точку пересечения А с кривой abc. Восстанавливая из полученной точки перпендикуляр до пересечения с горизонтальной осью, находим QПР. Аналогично определяются ηПОЛ
и . Значение QПР должно удовлетворять условию QПР ≥ QПРmin, где QПРmin – приведенная объемная производительность на границе зоны помпажа (расход, соответствующий левой границе характеристик ЦН);
5) определяется внутренняя мощность, потребляемая ЦН,
, (50)
где n – фактическая частота вращения ротора ЦН, определяемая из выражения (44):
; (51)
6) определяется мощность на муфте привода
, (52)
где NМЕХ – механические потери мощности в редукторе и подшипниках ЦН при номинальной загрузке (принимаются равными 1 % от номинальной мощности привода);
7) вычисляется располагаемая мощность газотурбинной установки (ГТУ)
, (53)
где – номинальная мощность ГТУ, кВт;
– коэффициент технического состояния по мощности;
– коэффициент, учитывающий влияние системы противообледенения (при отключенной системе = 1);
– коэффициент, учитывающий влияние системы утилизации тепла (при ее отсутствии = 1);
– коэффициент, учитывающий влияние атмосферного воздуха на мощность ГТУ;
ТВОЗД, – соответственно фактическая и номинальная температуры воздуха, К;
ра – расчетное давление наружного (атмосферного) воздуха, МПа.
Значения , , , , , принимаются по справочным данным ГТУ [7, табл. 5];
Таблица 5
Техническая характеристика некоторых типов ГПА
с газотурбинным приводом
Тип ГТУ | , кВт | , К | Частота вращения силового вала, мин.–1 | |||
nmin | nmax | |||||
ГПА-Ц-6,3 | 0,95 | 1,3 | ||||
ГТК-10 | 0,95 | 3,7 | ||||
ГПУ-10 | 0,95 | 3,7 | ||||
ГТН-10И | 0,95 | 2,0 | ||||
ГТК-16 | 0,95 | 3,2 | ||||
ГТН-16 | 0,95 | 3,2 | ||||
ГПА-Ц-16 | 0,95 | 2,8 | ||||
ГТН-25 | 0,95 | 3,2 | ||||
ГТН-25И | 0,95 | 2,2 |
8) производится сравнение и . Должно выполняться условие
≤ . При невыполнении этого условия следует увеличить число mН и повторить расчет начиная с пункта 2;
9) определяется температура газа на выходе ЦН:
, (54)
где k – показатель адиабаты природного газа, k = 1,31.