Количество рабочих ГПА в ступени цеха n

n = , (49)

n = .

В соответствии с расчетом принимаем 6 рабочих ГПА, а с учетом 2-х резервных ГПА на КС необходимо установить 8 ГПА.

Производительность одного полнонапорного нагнетателя , млн.ст.м³/сут,

, (50)

где

n

–

количество рабочих нагнетателей, обеспечивающих заданную пропускную способность, шт., n = 5 шт.,

Q_к = .

Приведенное давление, Р_пр,

, (51)

где

Pвс

–

давление на входе в компрессорный цех, МПа,

, (52)

где	P1	–	давление в конце линейного участка, МПа, P1 = 5,27 МПа;
	dPвх	–	потери давления на всасе, при одноступенчатой очистке и рабочем давлении P = 7,45 МПа, МПа, dPвх = 0,12,

Р_вс =5,27 - 0,12 = 5,15 МПа,

Ркр

–

критическое давление, МПа, Ркр=4,614 МПа,

Приведенная температура Т_пр,

, (53)

где	Твс	–	температура газа на всасе в компрессорный цех, К, Твс = 291,16 К;
	Тпк	–	критическая температура газа, К, Ткр=195,86 К,

Коэффициент сжимаемости газа при параметрах на входе в нагнетатель, z_вс,

, (54)

Подставив соответствующие значения в формулу (25) получим:

t = 1 – 1,68×1,49 + 0,78×1,49² + 0,0107×1,49³ = 0,264,

z_вс = = 0,898.

Газовая постоянная компримируемого газа R, Дж/кг×К,

, (55)

где	Rв	–	газовая постоянная воздуха, Дж/кг×К, Rв = 286,8 Дж/кг×К;
	D	–	относительная плотность по воздуху, D = 0,594,

= 482,828 Дж/кг×К.

Газовая постоянная компримируемого газа R, кг×м/кг×К,

, (56)

= 49,28 кг×м/кг×К.

Плотность газа в условиях входа его в нагнетатель g_вс, кг/м³,

g_вс = , (57)

g_вс = .

Объёмная производительности нагнетателя при параметрах входа Q_об, м³/мин,

, (58)

Q_об = .

Задаёмся частотой вращения ротора нагнетателя в зависимости от номинальной частоты вращения n_н, об/мин в диапазоне: 0,7·n_н < n < 1,05·n_н. Задаёмся n = 5600 об/мин.

Приведенная объемная производительность Q_пр, м³/мин,

, (59)

Q_пр = 137,17· = 159,22 .

Приведенная частота вращения ротора ,

, (60)

где	zпр	–	приведённый коэффициент сжимаемости, zпр = 0,90;
	Rпр	–	приведённая газовая постоянная, кг∙м/кг∙К, Rпр = 50,01 кг×м/кг×К;
	[Tн]пр	–	приведённая температура нагнетания, К, [Tн]пр = 288 К;

По приведенной характеристике нагнетателя, представленной на рисунке 2, определяем степень сжатия газа e = 1,41.

Определяем по приведённой характеристике приведённую относительную внутреннюю мощность нагнетателя , кВт/(кг/м³) и политропический к.п.д. нагнетателя h_пол, в зависимости от приведённой объёмной производительности Q_пр.

При Q_пр = 159,22 м³/мин; = 220 кВт/(кг/м³); h_пол = 0,79.

Внутренняя мощность, потребляемая нагнетателем, , кВт,

(61)

Мощность на муфте привода N, кВт,

, (62)

где

–

механический КПД привода, hмех = 0,99,

Условие удалённости режима работы нагнетателя от границы помпажа,

- приведённая относительная внутренняя мощность нагнетателя, кВт/(кг/м³); h_пол - политропический к.п.д.; - приведенная частота вращения ротора; e - степень сжатия газа; Q_пр - приведенная объемная производительность, м³/мин

Рисунок 2 - Приведенные характеристики нагнетателя PCL-802/24 при [T_н]_пр = 288 К; z_пр = 0,90; R_пр = 50,01 кг×м/кг×К

где		–	минимальное значение приведённой объёмной производитель-ноcти, взятое из приведенной характеристики, м3/мин, = 140 м3/мин,

Условие выполняется, следовательно, помпаж не возникает.

Условие нормальной работы ГПА,

N < < 1,15× ,

где

–

располагаемая мощность ГПА, кВт,

(63)

где		–	номинальная мощность, кВт, = 10200 кВт;
			–	коэффициент, учитывающий допуск и техническое состояние газотурбинной установки, = 0,95;
			–	коэффициент, учитывающий влияние противообледенительной системы, = 1;
			–	коэффициент, учитывающий влияние системы утилизации, = 0,985;
			–	коэффициент, учитывающий влияние температуры наружного воздуха, = 2;
			–	номинальная температура воздуха на входе в газотурбинную установку, К, = 288 К;
			–	расчётное давление наружного воздуха, МПа, = 0,0998 МПа;
			–	расчётная температура, К,

(64)

	где	Та	–	среднегодовая температура окружающего воздуха, К, Та = 274,7К;
	dТа	–	поправка на изменчивость климатических параметров и местный подогрев наружного воздуха на входе ГПА, К, dТа = 5;

6245,2 < 9996,1< 11730.

Условие нормальной работы ГПА выполняется.

Давление нагнетания из машины , МПа,

(65)

Температура газа на выходе из второй машины , К,

(66)

где

–

повышение температуры при компримировании, К,

(67)

К.

Расход топливного газа , млн. ст. м³/сут,

(68)

где

–

номинальный расход топливного газа, млн.ст. м3/сут,

, (69)

где		–	низшая теплота сгорания топливного газа, ккал / ст. м3, = 8245,5 ккал/ст. м3;
		–	номинальный эффективный к.п.д. ГТУ, = 0,257;

Общий расход топливного газа , млн. ст. м³/сут,

(70)

где

n

–

количество нагнетателей, n = 8,

5.3 Расчёт АВО газа КС Юбилейная

Методику расчета данного подраздела принимаем из источника [4], приведенного в библиографическом списке.

Компрессорную станцию оснастим аппаратами воздушного охлаждения (АВО) зигзагообразного типа с двумя вентиляторами 2АВГ-75С.

Параметры аппарата воздушного охлаждения:

- поверхность теплообмена F_аво, м², F_аво = 9930 м²;

- число рядов n_р, n_р = 6;

- длина труб, l, м, l = 8;

- число ходов n_х, n_х = 1;

- электродвигатель мощностью N, кВт, N =30 кВт;

- объёмный расход воздуха 1 вентилятора, υ, м³/с, υ = 125 м³/с.

Определим количество АВО газа n, шт.,

, (71)

где Q_пр – количество тепла отдаваемое охлаждаемым газом, Вт,

Q_пр = G × C_p × (), (72)

где

G

–

расход газа через АВО, кг/ч,

G = ρ_ст·Q_аво, (73)

где

Qаво –

расход газа, млн. ст. м3/сут,

, (74)

= 92,15 – 0,556 = 91,594 млн. ст. м³/сут

G = 0,716×91,594 = 65,58 млн. кг/сут = 27,33×10⁵ кг/ч.

Ср

–

средняя изобарная теплоёмкость газа, ккал/кг×К,

С_р = 1,695 + 1,838 × 10^-3 × Т_ср + 1,96 × 10⁶ × , (75)

где

Тср

–

средняя температура газа, К,

Т_ср = , (76)

	Т –	температура на входе АВО, К, = 322,49 К;
	T –	температура на выходе АВО, К,

Т = t₁ + (10÷15), (77)

где

t1

–

температура воздуха на входе в АВО, К,

t₁ = T_a + δT_a, (78)

где	Та	–	среднегодовая температура окружающего воздуха, К, Та = 274,7;
	δTа	–	поправка на изменчивость климатических данных, К, δTa = 5 К;

t₁ = 274,7 + 5 = 279,7 К,

Т = 279,7 + 15 = 294,7 К,

Т_ср = К,

С_р =1,695 +1,838·10^-3·308,6 + 1,96·10⁶ · =

= 2,75 кДж/кг·К = 0,657 ккал/кг·К,

Q_пр = 27,33·10⁵·0,657·(322,49 – 294,7) = 58032,76 кВт.

	Кнп	–	коэффициент теплопередачи, отнесённый к полной поверхности оребрённой трубы с учетом загрязнений, Вт/м2×К, Кнп = 25 Вт/м2×К;
		–	средний температурный напор, К,

= × ε_Δt, (79)

где

–

средний логарифмический температурный напор, К,

= , (80)

где

–

температурный напор в начале аппарата, К,

= Т – t₂, (81)

где

t2

–

температура воздуха на выходе из АВО, К;

t₂ = t₁ + Δt₀ k_Δt, (82)

где

Δtо

–

повышение температуры воздуха при нормальных условиях, К,

, (83)

где	Q	–	количество тепла, передаваемого в аппарате, кВт, Qпр= 58032,76 кВт;
	υ	–	объёмный расход воздуха через один вентилятор, υ = 125 м3/с;
	n	–	количество вентиляторов в аппарате, в зависимости от типа аппарата и длины труб, n = 2;
	m	–	ориентировочное число АВО газа, m = 12;
	Кж	–	коэффициент, учитывающий количество жалюзи; ввиду того, что жалюзи нет, принимаем Кж = 1; Δtо = = 15,97 К,
	kΔt	–	поправочный коэффициент, зависящий от высоты местности над уровнем моря и температуры окружающего воздуха, при h1 = 130 м, kΔt = 0,92;

t₂ = 279,7 + 15,97·0,92 = 294,4 К,

= 322,49 – 294,4= 28,09 К,

–

температурный напор в конце аппарата, К,

= Т – t₁, (84)

= 294,7 – 279,7 = 15 К,

= К,

εΔt

–

поправочный коэффициент, зависящий от количества ходов.

Для определения поправочного коэффициента ε_Δt, находим следующие вспомогательные величины,

R = , (85)

R = = 1,89,

Р = . (86)

Р = = 0,34.

По графику, представленному на рисунке 3, определяем ε_Δt = 0,87.

Тогда по формуле получаем:

= ·0,87 = 18,2 К,

Количество АВО газа n,

n = ,

Принимаем количество АВО равным n = 13.

Заключение

В данном курсовом проекте был произведен расчет участка газопровода КС Нюксеницкая – КС Юбилейная. По проектному заданию рассчитана также компрессорная станция Юбилейная.

На КС Юбилейная по требуемой в задании производительности участка газопровода Q, млрд. м³/год, Q = 31 млрд. м³/год и рабочему давлению Р_раб, МПа, Р_раб = 7,45 МПа были установлены 6 пылеуловителей типа ГП 144.00.000, 8 газоперекачивающих агрегатов типа ГТК-10И и 13 аппаратов воздушного охлаждения типа 2АВГ-75С.

Библиографический список

1 Волков М.М. Справочник работника газовой промышленности / М.М. Волков, А.Л.Михеев, К.А. Конев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1989. - 286 с.

2 ОНТП 51-1-85. Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов. ВНИИТрансгаз, 1986. – 98 с.

3 СНиП 2.05.06-85. Магистральные трубопроводы /Госстрой СССР.-М: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. - 52 с.

4 Методика теплового и аэродинамического расчета аппаратов воздушного охлаждения. - ВНИИНЕФТЕМАШ, 1982. - 97 с.