8. Расчет режима работы кс

Для расчетов режимов работы КС применяются характеристики ЦН, представляющие зависимость степени повышения давления ε, политропического коэффициента полезного действия η_ПОЛ и приведенной относительной внутренней мощности:

, (37)

от приведенной объемной производительности

, (38)

при различных значениях приведенных относительных оборотов

, (39)

где ρ_ВС, Z_ВС, Т_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, Т_ПР – условия приведения, для которых построены характеристики ЦН; N_i – внутренняя (индикаторная) мощность; n, n_Н – соответственно рабочая частота вращения вала ЦН и номинальная частота вращения.

Основные параметры некоторых типов ЦН приведены в табл. 3.

Таблица 3

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	288	6150
370-18-1*	37,0	4,96	7,45	1,23	0,888	508,2	288	4800
Н-16-56*	51,0	3,57	5,49	1,24	0,893	508,2	307	4600
235-21-1	18,3	5,18	7,45	1,44	0,888	508,2	288	4800
ГПА-Ц-6,3/76	11,4	5,14	7,45	1,45	0,900	508,2	293	8200
ГПА-Ц-16/76	32,6	5,14	7,45	1,44	0,888	508,2	288	4900
Н-16-76-1,44	31,0	5,18	7,45	1,44	0,898	508,2	288	6340
650-21-2	53,0	4,97	7,45	1,45	0,900	501,4	288	3700
650-22-2	47,0	4,97	7,45	1,45	0,900	501,4	288	3700
CDR-224	17,2	4,93	7,45	1,51	0,900	490,5	288	6200
RF2BB-30	21,8	4,93	7,45	1,51	0,900	490,5	288	6200
RF2BB-36	38,0	4,93	7,45	1,51	0,890	510,1	288	4437
PCL802/24	17,2	5,00	7,45	1,49	0,900	490,5	288	6200
PCL1002/40	45,0	4,93	7,45	1,51	0,900	490,5	288	4670

* – давления р_ВС и р_НАГ для работы нагнетателей по схеме двухступенчатого сжатия

Порядок определения рабочих параметров следующий:

1) по известному составу газа, температуре и давлению на входе в ЦН определяется коэффициент сжимаемости Z_ВС;

2) определяются плотность газа ρ_ВС и производительность нагнетателя при условиях всасывания Q_ВС:

, (40)

, (41)

где Q_КC = Q – производительность КС при стандартных условиях; m_Н – число параллельно работающих ЦН, определяемое из соотношения

, (42)

где Q_Н – 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 (38) и (39) определяют Q_ПР и . Полученные точки наносятся на характеристику и соединяются линией;

4) определяется требуемая степень повышения давления:

, (43)

где р_ВС, р_НАГ – 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 Q_ПР. Аналогично определяются η_ПОЛ и . Значение Q_ПР должно удовлетворять условию Q_ПР ≥ Q_ПРmin , где Q_ПРmin – приведенная объемная производительность на границе зоны помпажа (расход, соответствующий левой границе характеристик ЦН);

5) определяется внутренняя мощность, потребляемая ЦН:

, (44)

где n – фактическая частота вращения ротора ЦН, определяемая из выражения (38):

; (45)

6) определяется мощность на муфте привода:

, (46)

где N_МЕХ – 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):

, (47)

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; Т_ВОЗД, – соответственно фактическая и номинальная температуры воздуха, К; р_а – расчетное давление наружного (атмосферного) воздуха, МПа.

Значения , , , , , принимаются по справочным данным ГТУ, табл. 4.

Таблица 4

Техническая характеристика некоторых типов ГПА с газотурбинным приводом

Тип ГТУ	, кВт	, К			Частота вращения силового вала, мин.–1
					nmin	nmax
ГПА-Ц-6,3	6300	288	0,95	1,3	5740	8610
ГТК-10	10000	288	0,95	3,7	3300	5100
ГПУ-10	10000	298	0,95	3,7	3360	5300
ГТН-10И	10000	288	0,95	2,0	4550	6870
ГТК-16	16000	288	0,95	3,2	3500	4850
ГТН-16	16000	288	0,95	3,2	4400	6600
ГПА-Ц-16	16000	288	0,95	2,8	3430	5150
ГТН-25	25000	288	0,95	3,2	3500	3900
ГТН-25И	25000	288	0,95	2,2	3270	5100

8) производится сравнение и . Должно выполняться условие ≤ . При невыполнении этого условия следует увеличить число m_Н и повторить расчет начиная с пункта 2;

9) определяется температура газа на выходе ЦН:

, (48)

где k – показатель адиабаты природного газа, k = 1,31.

Вопросы для самопроверки

1. От каких показателей зависит характеристика центробежного нагнетателя?

2. Приведите порядок определения рабочих параметров центробежного нагнетателя.

3. Как определяется требуемая степень повышения давления центробежного нагнетателя?