Материал: Магистральные газопроводы-1
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
ВВЕДЕНИЕ
Трубопроводный транспорт является одним из наиболее экономичных, а в случае транспорта газообразных веществ - единственным видом транспорта. С другой стороны, это один из самых капитало- и металлоемких видов транспорта. Будучи при нормальной работе экологически чистым, он может нанести невосполнимый ущерб природе при авариях. Отсюда понятно внимание, уделяемое вопросам надежности и эффективности работы магистральных трубопроводов при их проектировании и эксплуатации.
Надежность работы обеспечивается соблюдением рекомендаций нормативных документов при проектировании и эксплуатации трубопроводов (строительных норм и правил, норм технологического проектирования и правил эксплуатации).
Эффективность работы зависит от технического состояния объектов и оборудования и рациональности их использования. Фактические условия работы трубопроводов отличаются от проектных. Так, производительность зависит как от возможности добычи нефти и газа, так и от потребности в них. В процессе эксплуатации меняется состояние линейной части и оборудования станций, что предопределяет изменение пропускной способности нефе - и газопроводов и изменение параметров работы при постоянной производительности. В этих условиях приходится решать следующие задачи: выбор оптимальной схемы работы при заданной производительности, определение параметров работы при максимальной загрузке, разработка мероприятий по улучшению технико-экономических показателей работы.
Решение задачи повышения эффективности эксплуатации трубопровода полностью зависит от качества выполнения анализа функционирования всего трубопровода и отдельных его элементов в предшествующий период. Результаты анализа должны позволить сделать вывод о фактическом состоянии линейной части и оборудования, рациональности их использования, экономичности используемой технологической схемы и об основных причинах, снижающих эффективность работы.
Выполняя курсовой проект, необходимо учитывать следующие основные положения:
-это Ваш проект и все решения принимаются самостоятельно, согласовывая их, при необходимости, с руководителем;
-все решения и величины принимаются с соответствующими обоснованиями и ссылками;
-оценка проекта определяется качеством решения поставленных задач, их представления (записка, чертежи, доклад) и своевременностью выполнения.
3
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
Цель курсового проекта – научиться самостоятельно решать поставленные задачи
1.ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ КС
К основному оборудованию КС относятся компрессорные машины (КМ) и приводящие их двигатели. Для транспорта газа применяется в основном центробежные нагнетатели.
Суточная производительность КС определяется по годовой с помощью следующего выражения (1)
Q |
Q |
|
|
год |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,365 |
K |
0 |
|
н |
||
|
|
|
, млн.м3/сут
(1)
где Qгод - годовая производительность КС (газопровода) при стандартных условиях млрд.м3/год;
где
K |
0 |
|
и |
||
|
Kи |
Kрс Kэт |
Kн.д. |
(2) |
0 |
|
0 |
|
- коэффициент |
использования |
пропускной способности |
|
газопровода;
Kрс ,Kэт – коэффициенты, учитывающие запас пропускной способности газопровода для обеспечения газоснабжения соответственно в периоды повышенного спроса на газ и в периоды экстремально повышенных температур, приводящих к снижению мощности ГПА, Kрс
=0,95, Kэт=0,98;
K 0 - коэффициент учитывающий запас пропускной способности н.д.
газопровода на случай аварийных отказов линейной части газопровода и КС, принимается по приложению 1.
После определения экономичного типа компрессорной машины для проектируемой КС производится выявление оптимального варианта КС - то есть определяется оптимальная марка ГПА, число и схема соединения машин данной марки на КС, количество ступеней сжатия КС.
Для этого из множества компрессорных машин требуемого типа [2, 3, 4] предварительно выбирается 3÷4 машины разных марок, отличающихся подачей и степенью сжатия (или давлением нагнетания). К рассмотрению принимаются машины, число которых на КС будет находится в пределах 2÷6 - для нагнетателей. Кроме того, подбираемые машины в расчетном режиме работы и в возможных при эксплуатации режимах не должны иметь политропический КПД ниже 0,8 (для центробежных нагнетателей).
При производительности КС более 15 млн.м3/сут для каждой марки предварительно выбранного нагнетателя рассматривается два подварианта КС - с одноступенчатым сжатием и с двухступенчатым сжатием (для полнонапорных нагнетателей рассматривается один подвариант - с одноступенчатый сжатием). При производительности КС 10÷15 млн.м3/сут - также два подварианта, но с двух и трехступенчатым сжатием. Во всех
4
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
случаях число машин на КС должно находится в ранее отмеченных пределах.
Для каждого варианта и подварианта КС определяется число резервных машин (приложение 2), степень сжатия КС ε и удельные приведенные расходы на станции с учетом типа привода [4].
В качестве привода компрессорных машин на КС обычно применяются поршневые и газовые двигатели, газовые турбины и электродвигатели. От выбора типа привода компрессорных машин во многом зависят технико-экономические показатели КС и удобства ее эксплуатации.
Центробежные нагнетатели могут приводиться электродвигателями и газотурбинными установками (ГТУ). При удаленности КС от надежного источника электроэнергии менее чем на 50-100 км выгоднее применять электропривод, при удаленности более 300 км - газотурбинный привод.
2. РАСЧЕТ РЕЖИМА РАБОТЫ КС
Расчет режима работы КС производится при проектировании станций и газопроводов, а также при их эксплуатации. Цель расчета режима работы КС при проектировании:
а) определение параметров газа (давления и температуры) на входе и выходе КС для нахождения потребного количества станций и их расстановки по трассе газопровода;
б) разработка мероприятий, предотвращающих перегрев газа и перенапряжение трубопроводов на выходе КС, а также мероприятий, обеспечивающих наиболее экономичный транспорт газа подобранным оборудованием.
При эксплуатации КС расчет режима ее работы проводится в следующих целях:
а) проверка возможности транспорта газа в заданном количестве в различные периоды эксплуатации КС (по месяцам, сезонам и т.д.);
б) определение количества работающих ГПА и способов регулирования режима их работы для достижения КС требуемых технологических параметров;
в) оптимизация транспорта газа в различных условиях эксплуатации. Результаты расчета режимов работы КС используются также для
определения зон возможного выпадения кристаллогидратов в трубопроводе и разработки профилактических мероприятий.
Во всех случаях расчет состоит в определении мощности N , потребляемой каждой компрессорной машиной, и мощности Nер ,
развиваемой приводящим ее двигателем.
Возможность транспорта газа в заданном количестве существует при соблюдении неравенства (6)
5
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
N Nер Экономичность - при Рн =Р’н и следующих условиях / I /; а) КС с центробежными нагнетателями
(6)
|
пол |
0,8; 0,9 N |
р |
N N |
р |
при Т |
а |
273K |
|||
|
|
е |
е |
|
|
||||||
|
|
|
0,8; 0,85 N |
р |
N N |
р |
при Т |
|
273K |
||
пол |
е |
е |
а |
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
(7)
где Pн - давление на выходе КС;
Р’н - номинальное давление на выходе КС или требуемое давление на выходе станции (при неполном развитии КС и газопровода или их недогрузке);
ηпол |
- политропический к.п.д., определяемый по приведенной |
|||||
характеристике нагнетателя; |
|
|
|
|
||
Tа - средняя температура наружного воздуха в рассматриваемый |
||||||
период, определяемая по приложению 16. |
Nе |
|
рассчитывается для |
|||
При |
проектировании КС |
( газопровода) |
|
|||
|
|
|
|
р |
|
|
среднегодовых значений |
Та, при эксплуатации - для среднего значения Та. |
|||||
в рассматриваемый период времени (месяц, квартал и т.д.). |
||||||
Численные значения |
N и |
Nер для различных |
типов компрессорных |
|||
машин и приводящих их двигателей рассчитываются различным образом.
2.1.1 Определение располагаемой мощности электродвигателя.
При номинальных значениях параметров системы охлаждения двигателя располагаемая мощность синхронного электродвигателя равна номинальной мощности.
При отклонения температуры охлаждающей среды в системах охлаждения электропривода от номинальных значений располагаемая мощность должна определяться по приложению 8.
2.1.2 Расчет располагаемой мощности ГТУ.
Располагаемая мощность ГТУ, приводящей центробежный нагнетатель, находится в зависимости от условий работы установки по формуле (8) из [2, 4]
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T T |
н |
|
P |
|
N |
p |
N |
н |
K |
|
K |
|
K 1 K |
з |
з |
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
у |
|
||||||
|
e |
|
e |
|
н |
|
об |
t |
T |
|
0,1013 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
з |
|
|
||
(8)
где |
Nе - номинальная мощность ГТУ, кВт; |
|
н |
Кн - коэффициент, учитывающий техническое состояние ГТУ; |
|
Кt - |
коэффициент, учитывающий влияние температуры наружного |
воздуха; Коб - коэффициент, учитывающий влияние противообледенительной
системы;
6
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts
К у - коэффициент, учитывающий влияние система утилизации тепла
выхлопных газов; Ра - расчетное давление наружного воздуха (приложение 5) МПа;
Т з |
и |
Т з |
- расчетная и номинальная температура воздуха на входе ГТУ, |
|
|
н |
|
К. Номинальная температура воздуха на входе в ГТУ принимается по приложению 16.
|
|
|
T3 Ta Ta |
(9) |
Та - средняя температура наружного воздуха в рассматриваемый |
||||
период, К; |
|
|
|
|
δТа - поправка на изменчивость климатических параметров и местный |
||||
подогрев наружного воздуха на входе ГТУ, δТа=5 К; |
Численное |
|||
Значения |
Nе |
, Кн , Кt ,Т з |
принимать по приложению 3. |
|
|
н |
н |
|
|
значение К у при отсутствии технических данных по системе утилизации
тепла принимать равным 0,985, а
К |
об |
|
при выполнении курсовой работы
равным единице.
Значение располагаемой мощности Nер не додано превышать
номинальную мощность на 15% (для ГПУ-10 номинальной мощности). Если в результате расчета получена большая величина, то следует принимать
N |
р |
|
е |
||
|
=1,154
N |
н |
|
е |
||
|
(для ГПУ-10
N |
р |
|
е |
||
|
=
N |
н |
|
е |
||
|
)
2.2 Расчет мощности, потребляемой компрессорными машинами
Мощность N находится при расчете режимов работы компрессорных машин (КМ). Данный расчет состоит в определения потребного числа работающих КМ на КС и методов регулирования режимов их работы для обеспечения станции заданных значений подачи Q, давления всасывания Рвх, давления нагнетания Рн и температуры газа на выходе КС Тн.
Расчет выполняется отдельно для различных видов КС магистрального газопровода - головной КС (ГКС), последней КС газопровода, промежуточных станций.
Различие в расчете режимов работы КМ названных станций состоит в том, что давление на входе ГКС в общем случае отлично от давления на входе других КС, а давление на выходе последней КС - от аналогичного давления на других станциях.
Возможны случаи, когда режимы работы всех КС газопровода могут быть различны (например, при не полной загрузке газопровода и выведении из эксплуатации части станций, при наличии путевых подкачек и сбросов).
Перед выполнением расчета уточняется требуемая производительность станции, и обосновываются требуемые давления на
7
Смотрите также:
| 05_Холера |
| 10.4. Исследование регистров |
| 1112 |
| 12 |
| 1568 |
| 1604248853606027 |
| 1673 |
| 17 |
| 1703 |
| 1719 |