Материал: Проектирование и эксплуатация магистральных газопроводов, Методичка
Таблица 6
Результаты уточненного теплового и гидравлического расчета первого участка газопровода
Наименование расчетного параметра |
Второе |
Третье |
|||
приближение |
приближение |
||||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Конечное давление рК, МПа |
5,318 |
5,232 |
|||
Среднее давление рСР, МПа |
6,349 |
6,312 |
|||
Приведенная температура ТПР |
1,504 |
1,539 |
|||
Приведенное давление рПР |
1,369 |
1,361 |
|||
Удельная теплоемкость газа СР, |
кДж |
2,728 |
2,705 |
||
|
|
||||
кг К |
|||||
|
|
|
|||
Коэффициент Джоуля-Томсона Di, К/МПа |
3,707 |
3,549 |
|||
Параметр at |
2,155·10-3 |
2,174·10-3 |
|||
Средняя температура ТСР, К |
297,1 |
297,13 |
|||
Средний коэффициент сжимаемости ZCР |
0,891 |
0,890 |
|||
Динамическая вязкость μ, Па · с |
12,35·106 |
12,34·10-6 |
|||
|
|
|
|||
Число Рейнольдса Re |
55,02·106 |
55,06·106 |
|||
|
|
|
|||
Коэффициент сопротивления трения λТР |
0,00909 |
0,00909 |
|||
Расчетный коэффициент гидравлического |
0,0106 |
0,0106 |
|||
сопротивления λ |
|||||
|
|
||||
|
|
|
|||
Конечное давление р΄К, МПа |
5,232 |
5,235 |
|||
Относительная погрешность по давлению δ, в % |
1,6 |
0,057 |
|||
|
|
|
|
|
|
3.15. Уточняем среднее давление по формуле (28):
|
|
|
2 |
|
|
5,235 |
2 |
|
|
|
|
|
|
рСР |
|
|
7,28 |
|
|
|
|
|
6,313 МПа. |
|
|
||
3 |
7,28 5,235 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
3.16. По формуле (41) определяется конечная температура газа |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
7,282 5,2352 |
|
Т |
К |
278 (303 278) е 2,17410 |
103,61 3,549 |
|
|
||||||||
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 2,174 10 3 103,61 6,313 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
(1 е 2,17410 3 103,61) 291,49 |
|
К. |
|
|
|
||||||||
На этом этапе уточненный тепловой и гидравлический расчет первого участка газопровода можно считать завершенным.
Далее проводятся аналогичные расчеты для остальных участков МГ. Результаты расчетов заносятся в таблицу.
31
4. Расчет режима работы КС
На компрессорных станциях газопровода установлены газотурбинные агрегаты ГПА-Ц-16, оборудованные центробежными нагнетателями ГПА-Ц-16/76.
Характеристики нагнетателя и газотурбинного привода приведены в таблицах 4 и 5.
По результатам теплового и гидравлического расчета линейного участка определим давление рВС и температуру ТВС газа на входе в центробежный нагнетатель:
рВС = рК – рВС = 5,235 – 0,12 = 5,115 МПа;
ТВС Т К 291,49 К.
4.1.По формулам (25) и (26) вычисляем значения давления и температуры, приведенные к условиям всасывания при р = рВС и Т = ТВС:
рПР |
рВС |
|
5,115 |
1,103 , |
Т ПР |
|
Т ВС |
|
|
291,49 |
1,509 . |
|
рПК |
4,637 |
Т ПК |
193,049 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
4.2. Рассчитываем по формуле (24) коэффициент сжимаемости газа при условиях всасывания
ZСР |
1 |
|
|
|
0, |
0241 1,103 |
|
0,904 . |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1, 68 |
1,509 |
0, |
78 1,509 |
2 |
0, 0107 |
3 |
|||
|
1 |
|
1,509 |
|||||||
4.3. По формулам (46), (47) и (48) определяем плотность газа ρВС, требуемое количество нагнетателей mН и производительность нагнетателя при условиях всасывания QВС:
|
|
ВС |
0,679 |
|
5,115 293 1 |
|
|
38,123 кг/м3; |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
0,1013 291,49 0,904 |
|
|||||||
|
mН |
94,37 |
2,89 , значение mН округляем до mН = 3; |
||||||||||||
|
32,6 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
QКС |
|
|
|
СТ |
|
94,37 106 |
|
0,679 |
|
3 |
|
Q |
ВС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
389,1 м /мин. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
24 |
60 mН |
ВС |
|
24 60 3 |
|
38,123 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
32
4.4. Задаваясь несколькими значениями оборотов ротора в диапазоне возможных частот вращения ГПА, определяем QПР и [n/nН]ПР. Результаты вычислений приведены в таблице 7.
Таблица 7
Результаты расчета QПР и n/n ПР
Частота |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вращения |
|
n |
|
|
nН |
QПР |
|
nН |
QВС |
n |
|
n |
|
|
zПР RПР ТПР |
|
|
||||
|
|
|
nН |
|
|
|
|
|
|
|
nн |
|
|
zВС R ТВС |
|
|
|||||
n, мин |
1 |
|
|
n |
|
|
n |
|
nН ПР |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
3750 |
|
0,765 |
1,307 |
|
508,6 |
|
|
|
|
|
0,752 |
|
|
||||||||
4000 |
|
0,816 |
1,225 |
|
476,6 |
|
|
|
|
|
0,802 |
|
|
||||||||
4500 |
|
0,918 |
1,089 |
|
423,7 |
|
|
|
|
|
0,902 |
|
|
||||||||
5000 |
|
1,020 |
0,980 |
|
381,3 |
|
|
|
|
|
1,003 |
|
|
||||||||
5560 |
|
1,135 |
0,881 |
|
342,8 |
|
|
|
|
|
1,116 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полученные точки QПР – n / nН ПР наносятся на характеристику нагнетателя и соединяются линией режимов (рис. 2).
4.5. Вычисляем по формуле (49) требуемую степень повышения давления
5,1157,45 1,46 .
По характеристике нагнетателя (рис. 2) определяем расчетные значения приведенных параметров. Для этого проводим горизонтальную линию из 1,46 до линии режимов и находим точку пересечения (А). Восстанав-
ливая |
перпендикуляр из |
этой точки до пересечения с горизонтальной |
осью, |
находим QПР 390 |
м3/мин. Аналогично определяем пол 0,85 и |
Ni / ρВС ПР 390 кВТ/(кг/м3).
4.6.Определяем расчетную частоту вращения вала нагнетателя по фор-
муле (51)
n4900 389390,1 4888 мин–1.
4.7.По формуле (50) рассчитываем внутреннюю мощность, потребляе-
мую ЦН:
|
|
4888 |
3 |
|
Ni |
38,123 390 |
|
|
14759 кВт. |
|
||||
|
|
4900 |
|
|
33
Рис. 2. Приведение характеристик нагнетателя ГПА-Ц-16/76 [10]
34
4.8. С учетом того, что механические потери мощности составляют 1 % от номинальной мощности ГТУ, по формуле (52) определяем мощность на муфте привода.
Ne 14759 150 14909, кВт.
4.9. По формуле (53) вычисляем располагаемую мощность ГТУ.
P |
|
|
|
283 288 |
|
|
|
|
Ne |
16000 0,95 1 1 1 |
2,8 |
|
|
|
1 |
15952 кВт. |
|
283 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
4.10.Проверяем условие Nc NeP . Условие 14909 < 15952 выполняется.
4.11.По формуле (54) определяем температуру газа на выходе ЦН:
1,31 1
Tнаг 291,49 1,461,1310,848 323,9 К.
35