Оптимизация работы компрессорных станций

Задача оптимизации работы компрессорных станций МГП – это перераспределение нагрузки между КС и выбор схемы компримирования природного газа с минимальными энергозатратами, которым соответствует минимальная внутренняя мощность, наибольший политропический КПД и оптимальная степень сжатия (т.е. близкая по значению паспортным данным) при заданной производительности перекачки [22]. Сравнение режимов ведется по величине удельных энергозатрат.

Энергозатраты для ГМК и ГТУ – это расход топливного газа в приводном устройстве.

Энергозатраты для ЦБН с электроприводом – расход электроэнергии.

Удельные энергозатраты – это отношение общих энергозатрат к объёмному расходу газа за единицу времени при стандартных условиях. Более полным критерием оптимального перераспределения нагрузки между ГПА является минимум удельных топливно- энергетических затрат при учете реального технического состояния ГПА. Снижение КПД и рост мощности при одной и той же производительности говорит об ухудшении технического состояния машины.

В расчетах техническое состояние нагнетателя учитывается коэффициентом реального состояния K_Ne, который равен отношению политропического КПД компрессора на момент проверки его технического состояния (η_пол1) к политропическому КПД новой машины (η_{пол н}) (уравнение 6.39) [21]:

(6.39)

Политропический КПД может оцениваться с использованием приведенных характеристик, о которых говорилось ранее, или с помощью уравнения 6.24:

.

Показатель адиабаты k принимается равным 1,3 (k = 1,3).

По законам термодинамики температура в конце процесса сжатия газа
равна [4]:

(6.40)

Преобразовав данное уравнение и зная, что , можно записать уравнения 6.41 и 6.42:

(6.41)

(6.42)

где ε – степень сжатия;

Т₁, Т₂ – температура в начале и конце процесса сжатия газа, °К.

Величины ε, Т₁, Т₂ известны из реальных условий эксплуатации компрессора на заданный момент времени, что дает возможность рассчитать η_пол1, η_{пол н} и коэффициент К_{р с}.

Для оптимальных режимов работы КС должно соблюдаться равенство 6.43:

Э_{уд 1} К_{р.с. ГПА1 =} Э_{уд 2} К_{р.с. ГПА2} = … = Э_уд К_{р.с. ГПАn}, (6.43)

где Э_уд – удельные энергозатраты для каждого ГПА;

К_{р с} – коэффициент реального состояния машины.