q =3,32∙10 – 6 D 2,5 [(p н2 – p к2) / λ Δ T ср L Z ср]0,5, (1)
где D - диаметр трубы, мм; p н и p к - начальное и конечное давление на данном участке газопровода (соответственно конечное и начальное давление для КС), МПа; l - коэффициент гидравлического сопротивления (по Никурадзе) участка газопровода; D = R в/ R г - относительная плотность газа (по воздуху); R в, R г - соответственно газовые постоянные воздуха и газа; T ср - средняя температура газа на данном участке газопровода; L - длина участка газопровода, км; Zср - средний коэффициент сжимаемости газа на данном участке.
Соответственно этому мощность N (МВт), затрачиваемая на транспорт газа по данному участку газопровода
N = 1,36∙10 – 4 q Δ T к k Rz [(p н / p к)( k – 1)/ k – 1] / h а ( k – 1), (2)
где T к - конечная температура газа на данном участке газопровода (соответственно начальная температура для нагнетателя); k— показатель адиабаты; h а - адиабатный КПД нагнетателя ГПА.
Суточная производительность КС Q (млн. м3/ сут)
Q=Qгод /365 10-3K0и, (3)
|
|
где K0и – коэффициент использования пропускной способности газопровода.
K0и= Kр.о. Kэ.т. K0н.д.
Kр.о. – коэффициент, учитывающий запас пропускной способности газопровода для обеспечения газоснабжения в периоды повышенного спроса на газ; Kр.о.=0,95
Kэ.т. – коэффициент, учитывающий запас пропускной способности газопровода для обеспечения газоснабжения в периоды экстремально повышенных температур; Kэ.т.=0,98
K0н.д. – коэффициент, учитывающий запас пропускной способности газопровода на случай аварийных отказов линейной части газопровода и КС. Значения коэффициента K0н.д. приведены в табл. 1.
Таблица 1.
Значения коэффициента K0н.д. для различных диаметров газопровода.
Длина газопровода, км | Тип газоперекачивающих агрегатов | ||||
С газотурбинным и электрическим приводом | ГМК | ||||
Диаметр газопровода, мм. | |||||
1420 | 1220 | 1020 | 820 | <820 | |
500 | 0,99 | 0,99 | 0,99 | 0,99 | 0,99 |
1000 | 0,98 | 0,98 | 0,98 | 0,99 | 0,98 |
1500 | 0,97 | 0,98 | 0,98 | 0,98 | 0,98 |
2000 | 0,96 | 0,97 | 0,97 | 0,98 | 0,96 |
2500 | 0,95 | 0,96 | 0,97 | 0,97 | 0,95 |
3000 | 0,94 | 0,95 | 0,96 | 0,97 | 0,94 |
Пример:
Подобрать ГПА для КС:
D = 1400 мм; L = 100 км; р н = 7,45 МПа; l=0,00897 (развитое турбулентное течение); D=0,6; T ср= T к=293 К; Zcp =0,91; k =1,31; h а =0,82; R г=50,5 кДж/(кг К). Переменной величиной является давление газа р к в конце участка газопровода.
Определим влияние давления pн на выходе из ГПА на пропускную способность трубопровода q и мощность N, затрачиваемую на транспорт газа по формулам (1) и (2) и построим зависимость q и N от р к в конце участка газопровода.
.Зависимость пропускной способности трубопровода q и мощности ГПА N от давления газа р к в конце участка газопровода.
Определим по формуле (3) пропускную способность в сутки для трубы D = 1400 мм. Технико-экономические расчёты по оптимизации приведённых затрат (с учётом затрат на строительство и эксплуатацию газопровода) показывают, что пропускная способность в сутки для трубы D = 1400 мм составляет около 90 млн. м3/сут. Согласно рис. этому соответствует рабочая мощность КС около 48 МВт.
|
|
Следовательно, при мощности агрегата N ном=16 МВт необходимое число работающих агрегатов 3 шт.
Для проведения ремонтов и планового технического обслуживания агрегатов без снижения производительности КС необходимы одна или две резервные машины. С учетом этого КС с агрегатами мощностью N ном=16МВт следует выполнить по схеме 3+2, т. е. 3 рабочих и 2 резервных агрегата.
Электроприводные газоперекачивающие агрегаты.
· На магистральных газопроводах находят применение перекачивающие агрегаты с электродвигателями: АЗ-4500-1500, СТМ-4000-2, СТМП-4000-2, СТД4000-2 н СТД-12500-2. Их маркировка расшифровывается следующим образом: АЗ – асинхронный с замкнутым циклом вентиляции; С - синхронный; Т - трехфазный; Д (М)- двигатель; П - двигатель в продуваемом исполнении; первая группа цифр - мощность, кВт; вторая группа цифр - (1500) – частота вращения вала, мин-1 и асинхронные высокоскоростные электродвигатели с полупроводниковыми преобразователями частоты.
В настоящее время серийно выпускаются ЭГПА мощностью 4; 6,3 и 12,5 МВт. Агрегаты предназначены для сжатия природного газа на компрессорных станциях и его транспортировки по магистральным газопроводам. В настоящее время предлагается производить безредукторные, безмасляные агрегаты на активном магнитном подвесе с сухими газодинамическими уплотнениями и частотно-регулируемым электроприводом с возможностью удаленного доступа.